JP5306301B2 - Motor control element and electrical equipment - Google Patents

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Abstract

A motor control device controlling an inverter to control an electric motor, includes a plurality of function sections, a voltage command generating section generating a d-axis voltage command and a q-axis voltage command, a voltage operational processing section, an input current operation section, a speed information generating section estimating a rotational speed of the motor based on at least one of a motor constant, a positional information generating section delivering positional information about a rotor, and a processor executing control software set by a user or a manufacturer. At least a part of the function sections are configured by hardware. The function section configured by the hardware is given at least one parameter retaining section. The parameter retaining section is configured so as to be readable/writable on the processor. The function section is configured by the hardware so as to be operated in a predetermined sequence.

Description

本発明は、モータを駆動制御するためのモータ制御素子およびこのモータ制御素子を使用した電気機器に関する。   The present invention relates to a motor control element for driving and controlling a motor, and an electric apparatus using the motor control element.

従来、モータを駆動制御するためには、マイクロプロセッサやDSP(Digital Signal Processor)が用いられている。マイクロプロセッサやDSPを用いてソフトウェアをコーディングした場合、ソフトウェアの設計者は、ベクトル制御に関する数々の機能ブロックをソフトウェア化する必要があるため熟練技術を必要とし、開発日数や仕様要求の達成度は、技術者の技量、ソフトウェアのプログラミング、コーディングの経験値によって左右されることになってしまう。
このような問題を解決するため、モータの制御シーケンスを全てハードウェア化した技術が開発されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1記載の技術によれば、複数の動作制御モジュールがz変換によるディジタルハードウェアにより構成されており、これらの動作制御モジュールなどを設定された順序でシーケンサに実行させることによってモータを制御している。この場合、ソフトウェアを開発する必要がなく、設定パラメータが少なくなるため、モータを簡便に制御することができ、しかもソフトウェアで構成するよりも高速実行することができる。
Conventionally, a microprocessor and a DSP (Digital Signal Processor) are used to drive and control a motor. When software is coded using a microprocessor or DSP, the software designer needs software to create a number of functional blocks related to vector control, so skillful skills are required. It depends on the skill of the engineer, software programming, and coding experience.
In order to solve such a problem, a technique in which the motor control sequence is entirely implemented in hardware has been developed (see, for example, Patent Document 1). According to the technique described in Patent Document 1, a plurality of operation control modules are configured by digital hardware based on z conversion, and a motor is controlled by causing a sequencer to execute these operation control modules in a set order. doing. In this case, it is not necessary to develop software, and setting parameters are reduced. Therefore, the motor can be easily controlled, and can be executed at a higher speed than that configured by software.

しかしながら、特許文献1の技術では、制御動作を行うためのモジュールがハードウェア化されているため、素子を使用するユーザが欲する特有の機能を追加することができず、特有の処理が必要な製品に用いることが困難になってしまう。   However, in the technology of Patent Document 1, since a module for performing a control operation is implemented as hardware, a specific function desired by a user who uses an element cannot be added, and a product that requires specific processing is required. It becomes difficult to use it.

特開2005−168282号公報JP 2005-168282 A

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、制御動作の高速化を保持しながら素子の使用者の欲する機能の追加/削除の自由度を向上することを可能としたモータ制御素子とこのモータ制御素子を利用した電気機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to improve the degree of freedom of addition / deletion of a function desired by an element user while maintaining a high speed control operation. It is to provide a control element and an electric device using the motor control element.

本発明の実施形態のモータ制御素子は、指令d軸電圧、指令q軸電圧を生成する指令電圧生成部と、前記指令電圧生成部による指令d軸電圧、指令q軸電圧に基づいて、スイッチング素子から構成されモータを駆動するためのインバータに対し通電信号を出力する電圧演算処理部と、前記電圧演算処理部がインバータに通電信号を出力することにより前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出電流に基づいて励磁成分電流であるd軸電流とトルク成分電流であるq軸電流とを求める入力電流演算部と、モータ定数、前記指令電圧生成部のd軸電圧、q軸電圧、前記入力電流演算部のd軸電流、q軸電流のうちの少なくとも何れか一つのパラメータに基づいて前記モータの回転速度を推定、又は前記モータの回転速度を検出し回転速度信号を出力する速度情報生成部と、前記速度情報生成部が出力した回転速度信号に基づいて回転子の位置情報を出力する位置情報生成部と、を備えてなる複数の機能部が設けられ、前記インバータを介して前記モータを駆動制御するように構成されたモータ制御素子であって、使用者または製造者等により提供された制御ソフトウェアを実行するプロセッサと、前記複数の機能部のうち少なくとも一部がハードウェアにより構成されると共に、前記ハードウェアにより構成された機能部は、入力用レジスタ、出力用レジスタ、内部変数レジスタ、内部定数レジスタなどの少なくとも一つのパラメータ保持部を備え、前記パラメータ保持部は、前記プロセッサから読出/書込可能に構成され、前記ハードウェアにより構成された機能部は、予め設定されたシーケンスに沿って動作するように構成され、前記機能部は前記プロセッサが制御ソフトウェアを実行することにより実現可能な構成であって、前記プロセッサが制御ソフトウェアを実行することにより実現可能な機能部は、前記ハードウェア内に構成された機能部と切換可能に構成されていることを特徴としている。前記において、モータ定数とはモータ抵抗値、インダクタンス値、誘起電圧係数のことを示している。 A motor control element according to an embodiment of the present invention includes a command voltage generator that generates a command d-axis voltage and a command q-axis voltage, and a switching element based on the command d-axis voltage and the command q-axis voltage by the command voltage generator. A voltage calculation processing unit configured to output an energization signal to an inverter for driving a motor, and a current for detecting a current flowing in the winding of the motor when the voltage calculation processing unit outputs an energization signal to the inverter A detection unit; an input current calculation unit that obtains a d-axis current that is an excitation component current and a q-axis current that is a torque component current based on a detection current of the current detection unit; a motor constant; d of the command voltage generation unit The rotational speed of the motor is estimated based on at least one parameter of an axis voltage, a q-axis voltage, a d-axis current of the input current calculation unit, and a q-axis current, or the motor A plurality of speed information generation units that detect a rotation speed and output a rotation speed signal; and a position information generation unit that outputs position information of the rotor based on the rotation speed signal output from the speed information generation unit. A motor control element configured to drive and control the motor via the inverter, the processor executing control software provided by a user or a manufacturer, and the like. At least a part of the functional units is configured by hardware, and the functional unit configured by the hardware holds at least one parameter such as an input register, an output register, an internal variable register, and an internal constant register. The parameter holding unit is configured to be readable / writable from the processor, and is configured by the hardware. Configured functional unit is configured to operate along the predetermined sequence, wherein the functional unit is a feasible constituted by the processor executing the control software, the processor control software The function unit that can be realized by executing the function unit is configured to be switchable with the function unit configured in the hardware . In the above, the motor constant indicates a motor resistance value, an inductance value, and an induced voltage coefficient.

本発明によれば、高速化を維持しながら素子の使用者の欲する機能の追加/削除の自由度が向上する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the freedom degree of the addition / deletion of the function which the user of an element wants improves, maintaining high speed.

本発明の第1実施形態を示すモータ制御システムの機能ブロック図The functional block diagram of the motor control system which shows 1st Embodiment of this invention. 3シャント検出方式による電流検出部の電気的構成図Electrical configuration diagram of current detector using 3-shunt detection method モータ制御ステージの状態遷移図State transition diagram of motor control stage 制御動作指令と動作処理例を示すテーブルTable showing control operation commands and operation processing examples 制御動作指令の設定例を示すテーブルTable showing examples of control action command settings 入出力処理とそのシーケンスを示す図Diagram showing I / O processing and its sequence 制御ソフトウェアのメイン処理を示すフローチャートFlow chart showing main processing of control software 制御ソフトウェアの割り込み処理を示すフローチャートFlow chart showing interrupt processing of control software 本発明の第2実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing a second embodiment of the present invention 本発明の第3実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing a third embodiment of the present invention 1シャント検出方式による電流検出部の電気的構成図Electrical configuration diagram of current detector by 1 shunt detection method 電圧ベクトルと通電パターンと直流電流との制御対応を示す図Diagram showing control correspondence between voltage vector, energization pattern, and direct current αβ座標系における電圧ベクトルの説明図Illustration of voltage vector in αβ coordinate system 3シャント検出方式と1シャント検出方式の切換処理を示すフローチャートFlow chart showing switching process between 3-shunt detection system and 1-shunt detection system 本発明の第4実施形態を示すブロック図The block diagram which shows 4th Embodiment of this invention. 動作説明図Operation explanation

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図8を参照しながら説明する。
図1は、モータの回転をベクトル制御するモータ制御システムの構成を機能ブロックにより示している。モータ1は、例えば三相IPM(Interior Permanent Magnet)モータにより構成される。ベクトル制御では、電機子巻線に流れる電流を、永久磁石の磁束方向と、それに直交する方向とに分離してそれらを独立に調整し磁束と発生トルクとを制御する。電流制御では、モータ1の回転子と共に回転するdq座標系で表されたd軸電流(励磁電流)、q軸電流(トルク成分電流)が用いられる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of a motor control system that vector-controls the rotation of a motor. The motor 1 is constituted by, for example, a three-phase IPM (Interior Permanent Magnet) motor. In the vector control, the current flowing in the armature winding is separated into the direction of the magnetic flux of the permanent magnet and the direction orthogonal thereto, and these are adjusted independently to control the magnetic flux and the generated torque. In the current control, a d-axis current (excitation current) and a q-axis current (torque component current) expressed in a dq coordinate system that rotates with the rotor of the motor 1 are used.

図1に示すように、モータ制御素子2は、機能的には、速度制御部3、電流制御部4、dq/αβ座標変換器5、αβ/UVW座標変換器6、PWM形成部7、電流検出部8、A/D変換部9、UVW/αβ座標変換器10、αβ/dq座標変換器11、位置推定部12、SIN/COS演算部13を備えており、定常状態においてはこの符号番順にシーケンス制御動作が行われる。尚、プロセッサPが実行する制御ソフトウェアによって実現される構成部は図中点線で示しており、ハードウェアHにより構成される構成部は図中実線で示されている。速度制御部3は、減算器14とこの減算器14の減算結果をPID制御するPID制御器15を接続して構成されており、PID制御器15は指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefを出力する。   As shown in FIG. 1, the motor control element 2 functionally includes a speed control unit 3, a current control unit 4, a dq / αβ coordinate converter 5, an αβ / UVW coordinate converter 6, a PWM forming unit 7, a current. A detection unit 8, an A / D conversion unit 9, a UVW / αβ coordinate converter 10, an αβ / dq coordinate converter 11, a position estimation unit 12, and a SIN / COS calculation unit 13 are provided. Sequence control operations are performed in order. In addition, the component part implement | achieved by the control software which the processor P performs is shown with the dotted line in the figure, and the component part comprised with the hardware H is shown with the continuous line in the figure. The speed control unit 3 is configured by connecting a subtractor 14 and a PID controller 15 that performs PID control of the subtraction result of the subtracter 14. The PID controller 15 includes a command d-axis current Idref and a command q-axis current Iqref. Is output.

また、電流制御部4は、減算器16d、16q、PID制御器17d、17qにより構成されている。減算器16dは、速度制御部3から与えられる指令d軸電流Idrefからd軸電流Idを減算してd軸電流偏差ΔIdを求める。減算器16qは、速度制御部3から与えられる指令q軸電流Iqrefからq軸電流Iqを減算し、q軸電流偏差ΔIqを求める。PID制御部17dは、d軸電流偏差ΔIdに対するPID演算を実行し、d−q座標系で表される指令d軸電圧Vdを生成する。また、PID制御部17qは、q軸電流偏差ΔIqに対するPID演算を実行し、d−q座標系で表される指令q軸電圧Vqを生成する。   The current control unit 4 includes subtractors 16d and 16q and PID controllers 17d and 17q. The subtracter 16d subtracts the d-axis current Id from the command d-axis current Idref given from the speed control unit 3 to obtain a d-axis current deviation ΔId. The subtracter 16q subtracts the q-axis current Iq from the command q-axis current Iqref given from the speed control unit 3 to obtain a q-axis current deviation ΔIq. The PID control unit 17d performs a PID calculation on the d-axis current deviation ΔId, and generates a command d-axis voltage Vd expressed in the dq coordinate system. In addition, the PID control unit 17q performs a PID calculation on the q-axis current deviation ΔIq, and generates a command q-axis voltage Vq expressed in the dq coordinate system.

指令d軸電圧Vdおよび指令q軸電圧Vqは、dq/αβ座標変換器5によりα−β座標系で表した値に変換され、さらにαβ/UVW座標変換器6により固定子の各相指令電圧Vu、Vv、Vwに変換される。なお、dq/αβ座標変換器5における座標変換の計算には、回転子の推定回転角度θeが用いられる。尚、αβ/UVW座標変換器6には後述するインバータ回路20のDC電源電圧Vdcも与えられており、この電源電圧Vdcも考慮し各相指令電圧Vu、Vv、Vwを出力するようになっている。   The command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq are converted into values expressed in the α-β coordinate system by the dq / αβ coordinate converter 5, and each phase command voltage of the stator is further converted by the αβ / UVW coordinate converter 6. Converted to Vu, Vv, Vw. Note that the estimated rotation angle θe of the rotor is used for calculation of coordinate conversion in the dq / αβ coordinate converter 5. The αβ / UVW coordinate converter 6 is also supplied with a DC power supply voltage Vdc of an inverter circuit 20 to be described later, and outputs each phase command voltage Vu, Vv, Vw in consideration of this power supply voltage Vdc. Yes.

各相指令電圧Vu、Vv、VwはPWM形成部7に入力される。PWM形成部7は、指令電圧Vd、Vqに一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号が形成される。   The phase command voltages Vu, Vv, and Vw are input to the PWM forming unit 7. The PWM forming unit 7 forms a gate drive signal subjected to pulse width modulation to supply a voltage that matches the command voltages Vd and Vq.

モータ制御素子2は、このゲート駆動信号をインバータ回路20に印加することでモータ1を駆動する。図2は電流検出部の電気的構成を概略的に示している。この図2に示すように、インバータ回路20は、IGBT21(21uu、21ud、21vu、21vd、21wu、21wd)(スイッチング素子)を3相ブリッジ回路のハードウェアHaとして構成した電圧形インバータであり、下アーム側のIGBT21ud、21vd、21wdと、負側の直流電源線との間にはシャント抵抗Ru、Rv、Rwがそれぞれ構成されている。各IGBT21には還流ダイオードDがそれぞれ逆並列接続されている。   The motor control element 2 drives the motor 1 by applying this gate drive signal to the inverter circuit 20. FIG. 2 schematically shows the electrical configuration of the current detector. As shown in FIG. 2, the inverter circuit 20 is a voltage-type inverter in which an IGBT 21 (21 uu, 21 ud, 21 vu, 21 vd, 21 wu, 21 wd) (switching element) is configured as hardware Ha of a three-phase bridge circuit. Shunt resistors Ru, Rv, and Rw are respectively configured between the IGBTs 21ud, 21vd, and 21wd on the arm side and the DC power supply line on the negative side. A reflux diode D is connected in antiparallel to each IGBT 21.

本実施形態では、各シャント抵抗Ru、Rv、Rwの端子電圧Vdcに応じてモータ1の各相(U相、V相、W相)に流れる電流Iu、Iv、Iwが検出されるようになっており、これにより3シャント形の電流検出部8(符号A3)を構成している。   In the present embodiment, the currents Iu, Iv, Iw flowing in the respective phases (U phase, V phase, W phase) of the motor 1 are detected according to the terminal voltages Vdc of the respective shunt resistors Ru, Rv, Rw. Thus, a three-shunt-type current detector 8 (reference A3) is configured.

PWM形成部7で形成されたゲート駆動信号は、インバータ回路20を構成する各IGBT21のゲートに与えられ、それにより各相指令電圧Vu、Vv、Vwに一致するPWM変調された三相交流電圧が生成されモータ1の電機子巻線に印加される。   The gate drive signal formed by the PWM forming unit 7 is given to the gate of each IGBT 21 constituting the inverter circuit 20, whereby a PWM-modulated three-phase AC voltage corresponding to each phase command voltage Vu, Vv, Vw is generated. It is generated and applied to the armature winding of the motor 1.

電流検出部8が電流Iu、Iv、Iwを検出するが、A/D変換部9はこれらの電流Iu、Iv、IwをA/D変換し、UVW/αβ座標変換器10がA/D変換後の電流Iu、Iv、Iwを2相電流Iα、Iβに変換する。αβ/dq座標変換器11は、これらの2相電流Iα、Iβをd軸電流Id、q軸電流Iqに変換する。α、βは、モータ1の固定子に固定された2軸座標系の座標軸を表している。このαβ/dq座標変換器11の座標変換の計算を行うときには、後述する回転子の推定回転角度θe(α軸とd軸の位相差の推定値)を用いる。   The current detector 8 detects the currents Iu, Iv, and Iw. The A / D converter 9 performs A / D conversion on these currents Iu, Iv, and Iw, and the UVW / αβ coordinate converter 10 performs A / D conversion. The subsequent currents Iu, Iv, and Iw are converted into two-phase currents Iα and Iβ. The αβ / dq coordinate converter 11 converts these two-phase currents Iα and Iβ into a d-axis current Id and a q-axis current Iq. α and β represent coordinate axes of a biaxial coordinate system fixed to the stator of the motor 1. When calculating the coordinate transformation of the αβ / dq coordinate converter 11, an estimated rotation angle θe (estimated value of the phase difference between the α-axis and the d-axis) described later is used.

位置推定部12は、回転角推定ルーチン18、位置推定ルーチン19にその機能が分けられており、d軸電流Id、q軸電流Iqおよび指令d軸電圧Vdが入力され、この入力値を用いて回転子の回転角度θ(回転位置)の推定値である推定回転角度θe(推定回転位置)と、回転速度ωの推定値である推定回転速度ωeとを推定する。位置推定部12には、モータ1の回路定数である電機子巻線のd軸インダクタンスLd、q軸インダクタンスLqおよび巻線抵抗値Rの各値が記憶されている。   The function of the position estimation unit 12 is divided into a rotation angle estimation routine 18 and a position estimation routine 19. The d-axis current Id, the q-axis current Iq, and the command d-axis voltage Vd are input and the input value is used. An estimated rotational angle θe (estimated rotational position) that is an estimated value of the rotational angle θ (rotational position) of the rotor and an estimated rotational speed ωe that is an estimated value of the rotational speed ω are estimated. The position estimation unit 12 stores values of d-axis inductance Ld, q-axis inductance Lq, and winding resistance value R of the armature winding, which are circuit constants of the motor 1.

位置推定部12の回転角推定ルーチン18は、これら入力値および回路定数を用いて、d軸方向の誘起電圧推定値Edを下記(1)式に基づいてソフトウェアにより計算する。
Ed=Vd−R・Id−Ld・s・Id+ωe・Lq・Iq …(1)
ここで、sは微分演算子である。位置推定部12の回転角推定ルーチン18は、この誘起電圧推定値Edに対するPID演算を実行し、回転子の推定回転速度ωe(回転速度信号に相当)を出力する。この推定方法によれば、d軸方向の誘起電圧推定値Edはゼロに収束する。位置推定ルーチン19は積分ルーチンによるソフトウェアで構成されており、求められた推定回転速度ωeを積分し推定回転角度θe(回転子の位置情報に相当)を出力する。推定回転速度ωeは速度制御部3に与えられ、推定回転角度θeはSIN/COS演算部13に出力される。SIN/COS演算部13では、推定回転角度θeに対応した三角関数演算を行うか、もしくは、三角関数テーブルを参照し、当該三角関数値をdq/αβ座標変換器5およびαβ/dq座標変換器11に印加し、フィードバック制御を行う。
The rotation angle estimation routine 18 of the position estimator 12 uses the input values and circuit constants to calculate the induced voltage estimated value Ed in the d-axis direction by software based on the following equation (1).
Ed = Vd−R · Id−Ld · s · Id + ωe · Lq · Iq (1)
Here, s is a differential operator. The rotation angle estimation routine 18 of the position estimation unit 12 performs a PID calculation on the induced voltage estimated value Ed, and outputs an estimated rotation speed ωe (corresponding to a rotation speed signal) of the rotor. According to this estimation method, the induced voltage estimated value Ed in the d-axis direction converges to zero. The position estimation routine 19 is configured by software based on an integration routine, and integrates the obtained estimated rotation speed ωe and outputs an estimated rotation angle θe (corresponding to rotor position information). The estimated rotation speed ωe is provided to the speed control unit 3, and the estimated rotation angle θe is output to the SIN / COS calculation unit 13. The SIN / COS calculation unit 13 performs a trigonometric function calculation corresponding to the estimated rotation angle θe or refers to the trigonometric function table and converts the trigonometric function values into the dq / αβ coordinate converter 5 and the αβ / dq coordinate converter. 11 is applied to perform feedback control.

速度制御部3には、外部の制御装置(図示せず)から出力される指令回転速度ωrefが与えられている。減算器14は、指令回転速度ωrefから位置推定部12により推定された推定回転速度ωeを減算して速度偏差Δωを求めPID制御器15に与える。PID制御器15は、速度偏差Δωに対するPID演算を実行して指令q軸電流Iqrefを生成する。これらの指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefは、電流制御部4に与えられる。電流制御部4は、モータ1のd軸電流Idおよびq軸電流Iqが指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefにそれぞれ一致するように制御する。以上のような制御が行われた結果、推定回転速度ωeが指令回転速度ωrefに一致する。   The speed control unit 3 is given a command rotational speed ωref output from an external control device (not shown). The subtractor 14 subtracts the estimated rotational speed ωe estimated by the position estimating unit 12 from the command rotational speed ωref to obtain a speed deviation Δω and gives it to the PID controller 15. The PID controller 15 performs a PID calculation on the speed deviation Δω to generate a command q-axis current Iqref. The command d-axis current Idref and the command q-axis current Iqref are given to the current control unit 4. The current control unit 4 performs control so that the d-axis current Id and the q-axis current Iq of the motor 1 coincide with the command d-axis current Idref and the command q-axis current Iqref, respectively. As a result of the above control, the estimated rotational speed ωe matches the command rotational speed ωref.

上記構成において、減算器16d、16qおよびPID制御器17d、17qによるPID演算によってフィードバック制御が行われる。これにより、d軸電流Id、q軸電流Iqは、それぞれ指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefに一致するように制御される。   In the above configuration, feedback control is performed by PID calculation by the subtractors 16d and 16q and the PID controllers 17d and 17q. Thus, the d-axis current Id and the q-axis current Iq are controlled so as to coincide with the command d-axis current Idref and the command q-axis current Iqref, respectively.

これらのうち速度制御部3、位置検出部12はプロセッサPが制御ソフトウェアを実行することによりその動作を行い、その他の電流制御部4、dq/αβ座標変換器5、αβ/UVW座標変換器6、PWM形成部7、電流検出部8、A/D変換部9、UVW/αβ座標変換器10、αβ/dq座標変換器11、SIN/COS演算部13はハードウェアHにより構成されている。またインバータ回路20(インバータ)はモータ制御素子2とは別のハードウェアHaにより構成されている。   Among these, the speed control unit 3 and the position detection unit 12 perform their operations when the processor P executes control software, and the other current control unit 4, dq / αβ coordinate converter 5, αβ / UVW coordinate converter 6. The PWM forming unit 7, the current detection unit 8, the A / D conversion unit 9, the UVW / αβ coordinate converter 10, the αβ / dq coordinate converter 11, and the SIN / COS calculation unit 13 are configured by hardware H. The inverter circuit 20 (inverter) is configured by hardware Ha different from the motor control element 2.

ハードウェアHは、論理回路を変更、改変可能なPLD、FPGAなどを用いてハードウェア記述言語などの記述によって設計され、量産時においてはソフトウェアによる制御アルゴリズム改変不能な半導体デバイスとしてハードウェア化される。またこのハードウェアHはプロセッサPからパラメータ設定やトリガ設定(開始指示、停止指示)がなされること以外は必要に応じて独立して動作可能に構成されている。   The hardware H is designed by a description such as a hardware description language using a PLD, FPGA, etc. that can change and modify the logic circuit, and is hardwareized as a semiconductor device that cannot change the control algorithm by software during mass production. . The hardware H is configured to be able to operate independently as necessary except that parameter setting and trigger setting (start instruction, stop instruction) are made from the processor P.

モータ制御素子2の製造者は、その使用者がオリジナリティを発揮しやすいブロックや将来的に設計変更が伴いやすい機能部について、プロセッサPが実現可能なソフトウェアで構築可能にして提供している。特にベクトル制御処理を入力対出力が1対1、多対多等の関係で行う機能部であって使用者のノウハウが考慮できない機能部についてはハードウェア化すると良い。   The manufacturer of the motor control element 2 provides a block that is easy for the user to exhibit originality and a functional unit that is likely to be subject to a design change in the future, and can be constructed by software that can be realized by the processor P. In particular, a function unit that performs vector control processing in a relationship of one-to-one input-to-output, many-to-many, etc. and that cannot take into account the user's know-how is preferably implemented as hardware.

ハードウェアHの各機能部A1〜A4を構成する構成部4〜11、13内には、図示しないがプロセッサPからアクセス(読出/書込)可能なレジスタが確保されており、当該レジスタはプロセッサPとハードウェアHとの間の入出力パラメータや、各構成部4〜11、13が内部的に用いる内部定数や内部変数を保持可能になっている。   Although not shown, a register that can be accessed (read / written) from the processor P is secured in each of the components 4 to 11 and 13 constituting the functional units A1 to A4 of the hardware H. Input / output parameters between P and hardware H, and internal constants and internal variables used internally by the components 4 to 11 and 13 can be held.

なお、速度制御部3、電流制御部4が指令電圧生成部A1を構成している。dq/αβ座標変換器5、αβ/UVW座標変換器6、PWM形成部7が電圧演算処理部A2を構成している。UVW/αβ座標変換器10、αβ/dq座標変換器11が入力電流演算部A4を構成している。回転角推定ルーチン18が速度情報生成部A5を構成しており、位置推定ルーチン19が位置情報生成部A6を構成している。これらのブロックA1〜A6はそれぞれ本発明の機能部に相当している。なお、本実施形態では電流検出部8が電流検出部A3として構成されているが、A/D変換部9もまた電流検出部A3として考慮しても入力電流演算部A4として考慮しても良い。   The speed control unit 3 and the current control unit 4 constitute a command voltage generation unit A1. The dq / αβ coordinate converter 5, the αβ / UVW coordinate converter 6, and the PWM forming unit 7 constitute a voltage calculation processing unit A2. The UVW / αβ coordinate converter 10 and the αβ / dq coordinate converter 11 constitute the input current calculation unit A4. The rotation angle estimation routine 18 constitutes a speed information generation unit A5, and the position estimation routine 19 constitutes a position information generation unit A6. Each of these blocks A1 to A6 corresponds to a functional unit of the present invention. In this embodiment, the current detection unit 8 is configured as the current detection unit A3. However, the A / D conversion unit 9 may also be considered as the current detection unit A3 or the input current calculation unit A4. .

以下、本実施形態のモータ制御素子の使用例として、モータの停止状態から定常回転状態に移行するまでの制御の流れについて図3ないし図8を参照しながら説明する。なお、モータ制御素子2の使用者は、この制御方法を用いることでモータ1を定常駆動できるが、ハードウェアHを利用しながら制御ソフトウェアを自由に改変可能に構成されているため、多彩な応用例に適用することができる。   Hereinafter, as an example of use of the motor control element of the present embodiment, a control flow from the stop state of the motor to the steady rotation state will be described with reference to FIGS. The user of the motor control element 2 can drive the motor 1 by using this control method. However, since the control software can be freely modified while using the hardware H, various applications are possible. Can be applied to examples.

図3は、モータが停止状態から定常回転状態に至るまでの状態遷移図を示しており、モータ制御素子2の応用例を示している。モータ1を初期動作させるためには、モータ1の動作を監視しモータ1の状態に従って必要な処理を行う必要がある。そこでモータ1の初期動作を複数のステージに分割して制御を行う。これはモータの制御ステージごとに必要な処理が異なるためである。図3に示す状態遷移図では、停止/ゼロ電流検出ステージ、位置決めステージ、強制転流ステージ、強制定常切替ステージ、定常ステージに分けられている。各ステージでは、当該ステージに対応したソフトウェアとハードウェアHの動作処理のみが実行される。   FIG. 3 shows a state transition diagram from the stop state to the steady rotation state, and shows an application example of the motor control element 2. In order to perform the initial operation of the motor 1, it is necessary to monitor the operation of the motor 1 and perform necessary processing according to the state of the motor 1. Therefore, the initial operation of the motor 1 is divided into a plurality of stages for control. This is because the necessary processing differs for each motor control stage. The state transition diagram shown in FIG. 3 is divided into a stop / zero current detection stage, a positioning stage, a forced commutation stage, a forced steady switching stage, and a steady stage. In each stage, only software and hardware H operation processes corresponding to the stage are executed.

停止/ゼロ電流検出ステージではモータ1が停止する。このステージでは停止状態中連続して電流ゼロ時のA/D変換結果を求め、モータ1の電流のオフセット値とする(ゼロ電流検出)。次の位置決めステージではモータ1のコイルに電流を流し回転子の位置をゼロ付近に固定させる。位置決め時間が経過すると次のステージに移行する。   The motor 1 stops at the stop / zero current detection stage. In this stage, the A / D conversion result at the time of zero current is continuously obtained during the stop state, and is set as the offset value of the current of the motor 1 (zero current detection). In the next positioning stage, a current is supplied to the coil of the motor 1 to fix the rotor position near zero. When the positioning time elapses, the process proceeds to the next stage.

強制転流ステージでは回転子を回転させる。このステージではベクトル制御によるフィードバック処理ではなく、強制的に回転磁界を与え、回転子がそれに追随し回転する。角速度指令値が最低周波数に到達して場合に次のステージに移行する。   In the forced commutation stage, the rotor is rotated. At this stage, instead of feedback processing by vector control, a rotating magnetic field is forcibly applied, and the rotor follows and rotates. When the angular velocity command value reaches the lowest frequency, the process proceeds to the next stage.

強制定常切り替えステージでは、モータ1が強制転流から定常状態へ切り替わり処理を行う。回転子の位置に関わらず駆動していたモータ1を回転子の位置に合わして駆動する。強制定常切り替え時間が経過した場合に次の定常ステージに移行する。   In the forced steady switching stage, the motor 1 switches from forced commutation to a steady state and performs processing. The motor 1 that has been driven regardless of the position of the rotor is driven according to the position of the rotor. When the forced steady switching time has passed, the process proceeds to the next steady stage.

図4は、制御動作指令と動作処理例をテーブルにより示している。図4に示すように、制御動作指令は複数に分けられており、この指令に応じてプロセッサPによる制御動作およびハードウェアHの制御動作の有効/無効を切換可能になっている。なお、この図4に示す制御動作指令のうち、トリガ生成部は入出力処理を管理するために用いられるトリガを生成するものであり、ソフトウェアまたはハードウェアHにより実現されている。   FIG. 4 shows a control operation command and an operation processing example in a table. As shown in FIG. 4, the control operation command is divided into a plurality, and the control operation by the processor P and the control operation of the hardware H can be switched between valid / invalid according to this command. Of the control operation commands shown in FIG. 4, the trigger generation unit generates a trigger used for managing input / output processing, and is realized by software or hardware H.

制御動作指令0は、各機能部のシーケンス処理を無効とし各機能部が独立して動作するモードを指令可能なコマンドとなっている。制御動作指令1は、全ての機能部の制御動作を有効とし各機能部のシーケンス処理を有効とするモードを指令可能なコマンドとなっている。   The control operation command 0 is a command that can invalidate the sequence processing of each functional unit and command a mode in which each functional unit operates independently. The control operation command 1 is a command capable of instructing a mode in which the control operations of all the function units are enabled and the sequence processing of each function unit is enabled.

制御動作指令2は、前述説明した機能部のうち電流制御部4の制御動作のみを無効とすると共にその他の機能部のシーケンス処理を有効とするモードを指令可能なコマンドとなっている。制御動作指令3は、PWM形成部7、A/D変換部9(電流検出部8)の制御動作のみを有効とするモードを指令可能なコマンドとなっている。   The control operation command 2 is a command capable of instructing a mode in which only the control operation of the current control unit 4 among the functional units described above is invalidated and the sequence processing of other functional units is validated. The control operation command 3 is a command that can command a mode that enables only the control operation of the PWM forming unit 7 and the A / D conversion unit 9 (current detection unit 8).

図5は、制御動作指令の設定例をテーブルにより示している。
図5に示すように、停止状態/ゼロ電流検出状態では制御動作指令3、その後の位置決め状態、強制転流状態、強制定常切替状態、定常状態では制御動作指令1をコマンドとして用いることを示している。図5には、出力制御動作(フィードバック制御動作)の有効/無効、ゼロ電流検出動作の有効/無効、位相補間許可/不許可の設定例も示している。
FIG. 5 shows a setting example of the control operation command using a table.
As shown in FIG. 5, the control operation command 3 is used as a command in the stop state / zero current detection state, and the control operation command 1 is used as a command in the subsequent positioning state, forced commutation state, forced steady switching state, and steady state. Yes. FIG. 5 also shows setting examples of valid / invalid of the output control operation (feedback control operation), valid / invalid of the zero current detection operation, and phase interpolation enable / disable.

停止状態/ゼロ電流検出状態では出力制御動作(フィードバック制御動作)を無効化することで、PWM制御動作をオフする。また、ゼロ電流検出状態でのみゼロ電流検出を有効化し、強制転流状態でのみ位相補間を許可するように設定する。この図4および図5のような制御動作設定テーブルが制御ソフトウェアが参照するメモリ内に記憶されており、プロセッサPが制御ソフトウェアからモータ1の動作状態を監視しながら制御動作設定テーブルを参照してモータ1の動作を制御することができる。   In the stop state / zero current detection state, the PWM control operation is turned off by invalidating the output control operation (feedback control operation). Also, the zero current detection is enabled only in the zero current detection state, and the phase interpolation is permitted only in the forced commutation state. The control operation setting table as shown in FIGS. 4 and 5 is stored in the memory referred to by the control software, and the processor P refers to the control operation setting table while monitoring the operation state of the motor 1 from the control software. The operation of the motor 1 can be controlled.

図6は、動作処理とその遷移について概略的な流れを示している。
図6に示すように、各動作は出力処理および入力処理に割り振られており、これらの処理が実行される。出力処理としては、電流制御処理、SIN/COS演算処理、出力座標軸変換処理、出力相変換処理、出力制御処理、トリガ生成処理、の6つが設けられている。入力処理としては、A/D変換処理、入力相変換処理、入力座標軸変換処理、の3つが設けられている。これらの動作は、制御動作指令で無効設定された動作を除いて決められた順番に従って実行される。
FIG. 6 shows a schematic flow of the operation process and its transition.
As shown in FIG. 6, each operation is assigned to an output process and an input process, and these processes are executed. There are six output processes: current control process, SIN / COS calculation process, output coordinate axis conversion process, output phase conversion process, output control process, and trigger generation process. As input processing, three types of A / D conversion processing, input phase conversion processing, and input coordinate axis conversion processing are provided. These operations are executed in the order determined except for the operation invalidated by the control operation command.

<トリガ発生割り込み処理>
トリガ発生割り込み処理の概要を説明する。上記した処理は制御動作指令のコマンドで有効設定された動作から開始し、出力関連の動作が全て終了すると、入力処理を実行するための起動トリガを待機する。入力処理の起動トリガが発生すると、入力処理についてA/D変換処理から順に実行する。入力処理は起動トリガで動作開始する。その後、出力処理が制御動作指令のコマンドで実行されるようになる。こうして制御動作が繰り返されることになる。
<Trigger generation interrupt processing>
An outline of the trigger generation interrupt process will be described. The above-described processing starts from the operation that is enabled by the command of the control operation command. When all the output-related operations are completed, a start trigger for executing the input processing is waited for. When an input processing activation trigger occurs, the input processing is executed in order from the A / D conversion processing. The input process starts with a start trigger. Thereafter, the output process is executed by the command of the control operation command. Thus, the control operation is repeated.

図7および図8のフローチャートは、主に制御ソフトウェアの処理の概要を示している。
<メイン処理>
図7に示すメインルーチンでは一定時間ごとに制御を繰り返す(T1〜T6)。この一定時間とは割り込み処理時間(割込処理回数×割込間隔)によって設定される。この一定時間の経過ごとに、ユーザにより作成された制御ソフトウェアの動作(T3)や、ステージの切替(T4)や共通処理(T5)、ステージ処理(T6)を実行する。このステージ処理は、停止/ゼロ電流検出処理、位置決め処理、強制転流処理、強制定常切替処理、定常処理の何れかの処理である。
<割り込み処理>
図8に示す割り込み処理は本実施形態ではPWM周期ごとに発生するようになっている。この割り込み処理では、割り込み処理回数をインクリメントし(U1)、最新のA/D変換結果をレジスタに代入する(U2)。次に、プロセッサPが、角度計算処理(U3)や速度制御処理(U4)など制御ソフトウェアを実行することによって処理する。
The flowcharts of FIGS. 7 and 8 mainly show an outline of the processing of the control software.
<Main processing>
In the main routine shown in FIG. 7, the control is repeated at regular intervals (T1 to T6). This fixed time is set by the interrupt processing time (number of interrupt processing times interrupt interval). The control software operation (T3) created by the user, stage switching (T4), common processing (T5), and stage processing (T6) are executed every time the fixed time elapses. This stage process is one of stop / zero current detection process, positioning process, forced commutation process, forced steady switching process, and steady process.
<Interrupt processing>
In the present embodiment, the interrupt process shown in FIG. 8 is generated every PWM cycle. In this interrupt process, the number of interrupt processes is incremented (U1), and the latest A / D conversion result is assigned to the register (U2). Next, the processor P performs processing by executing control software such as angle calculation processing (U3) and speed control processing (U4).

各ステージ処理では当該ステージ処理であるか否かを判定し(U5〜U9)、当該ステージ処理に応じた制御動作指令をコマンドとして設定セットする(U10〜U15)。プロセッサPは制御動作指令をコマンドとしてセットした後、出力処理指令をオンとし(U16)、ハードウェアHに動作の開始指令を与える。すると、ハードウェアHは指定された入出力処理を実行する(U17)。ハードウェアHが入出力処理を実行した後、割り込み要求をクリアする(U18)。   In each stage process, it is determined whether or not it is the stage process (U5 to U9), and a control operation command corresponding to the stage process is set and set as a command (U10 to U15). After setting the control operation command as a command, the processor P turns on the output processing command (U16) and gives an operation start command to the hardware H. Then, the hardware H executes the designated input / output process (U17). After the hardware H executes the input / output process, the interrupt request is cleared (U18).

以下、ハードウェアHに設定するパラメータ設定の応用例を示す。
<応用例1:短絡ブレーキ制御、回生ブレーキ制御>
短絡ブレーキを実現するためには、指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqを0とする必要がある。この場合、プロセッサPからソフトウェアによる速度制御部3、ハードウェアHによる電流制御部4の動作を無効化し、指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqのパラメータ設定値を共に直接0として当該電圧値入力レジスタに設定する。すると、ハードウェアHはインバータ回路20を直接駆動制御することで短絡ブレーキを実現することができる。同様に指令dq軸電圧Vd、Vqのパラメータ設定値を調整することで回生ブレーキを実現することができる。
Hereinafter, application examples of parameter setting to be set in the hardware H will be shown.
<Application example 1: short-circuit brake control, regenerative brake control>
In order to realize the short-circuit brake, it is necessary to set the command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq to 0. In this case, the operation of the speed control unit 3 by software from the processor P and the operation of the current control unit 4 by hardware H are invalidated, and the parameter setting values of the command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq are both set to 0 directly. Set to input register. Then, the hardware H can implement a short-circuit brake by directly driving and controlling the inverter circuit 20. Similarly, regenerative braking can be realized by adjusting parameter setting values of the command dq axis voltages Vd and Vq.

<応用例2:フリーラン>
フリーランを実現するためには、指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefを共に0とする必要がある。この場合、プロセッサPからソフトウェアによる速度制御部3の動作を無効化し、指令d軸電流Idref、指令q軸電流Iqrefのパラメータ設定値を共に直接0として電流値入力レジスタに設定する。すると、ハードウェアHからインバータ回路20を介してモータ1をフリーランさせることができる。
<Application example 2: Free run>
In order to realize free run, both the command d-axis current Idref and the command q-axis current Iqref need to be zero. In this case, the operation of the speed control unit 3 by software is invalidated from the processor P, and the parameter setting values of the command d-axis current Idref and the command q-axis current Iqref are both set to 0 directly and set in the current value input register. Then, the motor 1 can be free run from the hardware H via the inverter circuit 20.

このような応用例1、応用例2に示すように、プロセッサPが指令d軸電流Idrefを指令d軸電流値、指令q軸電流Iqrefを指令q軸電流値として電流値入力レジスタに、指令d軸電圧Vdを指令d軸電圧値、指令q軸電圧Vqを指令q軸電圧値として電圧値入力レジスタにそれぞれ書込むことができるため、簡単に様々な機能(例えば、短絡ブレーキ、回生ブレーキ、フリーランなど)を実現することができる。   As shown in Application Examples 1 and 2, the processor P sets the command d-axis current Idref as the command d-axis current value and the command q-axis current Iqref as the command q-axis current value in the current value input register. Since the shaft voltage Vd can be written to the voltage value input register as the command d-axis voltage value and the command q-axis voltage Vq as the command q-axis voltage value, various functions (for example, short-circuit brake, regenerative brake, free) Run).

以上、説明したように本実施形態によれば、電流制御部4、dq/αβ座標変換器5、αβ/UVW座標変換器6、PWM形成部7、電流検出部8、A/D変換部9、UVW/αβ座標変換器10、αβ/dq座標変換器11、SIN/COS演算部13がハードウェアHにより構成されている。このハードウェアHは、使用者に共通の固定処理部分として構成されており、これにより高速化できる。しかも位置推定部12、速度制御部3がソフトウェアにより構成されているため、モータ御制御素子2の使用者は容易に改変することができ使用者による制御方法の自由度を向上できる。使用者はハードウェアHの動作を補償するように制御ソフトウェアを構成することによってモータ1を制御できるため、使用者は様々な応用を利かせたモータ制御装置(電気機器)を構成できる。   As described above, according to the present embodiment, as described above, the current control unit 4, the dq / αβ coordinate converter 5, the αβ / UVW coordinate converter 6, the PWM forming unit 7, the current detection unit 8, and the A / D conversion unit 9. The UVW / αβ coordinate converter 10, the αβ / dq coordinate converter 11, and the SIN / COS computing unit 13 are configured by hardware H. The hardware H is configured as a fixed processing part common to the user, and can thereby be speeded up. In addition, since the position estimation unit 12 and the speed control unit 3 are configured by software, the user of the motor control element 2 can easily modify and the degree of freedom of the control method by the user can be improved. Since the user can control the motor 1 by configuring the control software so as to compensate the operation of the hardware H, the user can configure a motor control device (electrical device) utilizing various applications.

プロセッサPからハードウェアHの各部分の動作の有効/無効を切換可能になっているため、使用者は様々な制御ソフトウェアを容易に構成することができる。
プロセッサPがハードウェアHのレジスタに制御に応じた指令値を書き込むことにより複数の制御動作を選択可能になっているため、プロセッサPは簡単に制御動作を指令することができる。
Since it is possible to switch the validity / invalidity of the operation of each part of the hardware H from the processor P, the user can easily configure various control software.
Since the processor P writes a command value corresponding to the control in the register of the hardware H, a plurality of control operations can be selected. Therefore, the processor P can easily instruct the control operation.

従来より、モータ1の制御処理は、所定周波数(例えば8kHz、16kHz)、所定秒(例えば64マイクロ秒)の間に所定処理を全て実行できないと、正確で且つ精密な制御を行うことが困難であった。モータ1の駆動制御の技術分野では基本的な制御処理のみで大半の時間(例えば40マイクロ秒程度)を消耗してしまう。しかも、スイッチング周波数が低い場合には耳障りなノイズを発生しやすくなってしまうため、前記所定周波数を高周波数化することが望まれている。   Conventionally, it is difficult to perform accurate and precise control processing of the motor 1 unless all the predetermined processing can be executed within a predetermined frequency (for example, 8 kHz, 16 kHz) and a predetermined second (for example, 64 microseconds). there were. In the technical field of drive control of the motor 1, most of the time (for example, about 40 microseconds) is consumed only by basic control processing. Moreover, when the switching frequency is low, it becomes easy to generate annoying noise, and therefore it is desired to increase the predetermined frequency.

例えばハードウェアHの処理を行うことなく制御ソフトウェアのみで前述のハードウェアHの処理をも構築し、使用者が製品固有のアプリケーションを付加して製品として提供しようとすると、残り少ない時間でアプリケーションを付加するには限界を生じていた。また、この不具合を避けるため前記所定周波数を低くすると耳障りなモータ駆動音を発してしまう要因となる。   For example, the hardware H processing described above is constructed only by the control software without performing the hardware H processing, and when the user tries to provide the product with the application specific to the product, the application is added in the remaining time. There was a limit to this. Further, if the predetermined frequency is lowered in order to avoid this problem, an unpleasant motor driving sound is generated.

本実施形態によれば、ハードウェアHにより構成された機能部は、予め設定されたシーケンス(動作番号順)に動作するように構成されているため高速化できる。
本実施形態によれば、プロセッサPの他にハードウェアHを用いて構成しているため、処理時間を大幅に短縮することができ、使用者が所望のアプリケーションを付加して製品として提供できるようになる。これにより、モータの制御分解能を大幅に向上することができ、耳障りなモータ駆動音を発することなくモータ1を駆動制御しやすくなる。
According to the present embodiment, the functional unit configured by the hardware H can be speeded up because it is configured to operate in a preset sequence (in order of operation number).
According to this embodiment, since the hardware H is used in addition to the processor P, the processing time can be greatly shortened, and the user can provide a desired application as a product. become. As a result, the control resolution of the motor can be greatly improved, and the motor 1 can be easily driven and controlled without making annoying motor drive sound.

本実施形態によれば、モータ制御素子2の機能部A1〜A6のうち一部をハードウェアH、その他の部分をプロセッサPが実行するソフトウェアとして構成しているため、プロセッサPがハードウェアHにパラメータを設定することにより、ハードウェアHとプロセッサPが実行するソフトウェアとを同時に動作させることができる。   According to the present embodiment, part of the functional units A1 to A6 of the motor control element 2 is configured as hardware H, and the other part is configured as software executed by the processor P. By setting the parameters, the hardware H and the software executed by the processor P can be operated simultaneously.

すなわち、全ての機能部A1〜A6をプロセッサPが実行するソフトウェア、または、ハードウェアHにより構成してしまうと、所定の流れに従ったシーケンス処理を行うことになってしまい、結果的に処理時間を必要以上に要してしまう。   That is, if all the functional units A1 to A6 are configured by software executed by the processor P or hardware H, sequence processing according to a predetermined flow is performed, resulting in processing time. Is more than necessary.

本実施形態に示すように、モータ制御素子2のうち一部をハードウェアH、その他をプロセッサPが実行するソフトウェアにより構成したので、ベクトル制御演算処理を同時に行うことができるようになり、処理を高速化することができる。すなわち処理の高速化を維持しつつ使用者の機能追加の自由度が向上する。これは以下に述べる実施形態を含む実施形態共通の効果である。   As shown in the present embodiment, since part of the motor control element 2 is configured by hardware H and the other by software executed by the processor P, vector control calculation processing can be performed at the same time. The speed can be increased. That is, the degree of freedom for the user to add functions is improved while maintaining a high processing speed. This is an effect common to the embodiments including the embodiments described below.

(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、電流制御部をハードウェアHとして設けず、プロセッサPが実行可能なソフトウェアで構成したところにある。尚、モータ制御素子の構成が前述実施形態とは変更されているため、図面中の符号は前述実施形態のモータ制御素子2に代えてモータ制御素子22としている。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that the current control unit is not provided as hardware H and is configured by software executable by the processor P. Since the configuration of the motor control element is changed from that of the above-described embodiment, the reference numeral in the drawing is the motor control element 22 instead of the motor control element 2 of the above-described embodiment.

前述実施形態では速度制御部3と位置推定部12のみをプロセッサPが実行する制御ソフトウェアにより実現していたが、本実施形態では電流制御部4もソフトウェアとして構成可能にしている。これは、電流制御部4を用いると高速回転動作に制御が追従困難となることもあるためであり、プロセッサPが直接指令d、q軸電圧Vd、Vqを制御ソフトウェアにより設定可能とすることによって高速回転動作に制御を追従させることが容易となる。   In the above embodiment, only the speed control unit 3 and the position estimation unit 12 are realized by control software executed by the processor P. However, in this embodiment, the current control unit 4 can also be configured as software. This is because if the current control unit 4 is used, it may be difficult to follow the high-speed rotation control, and the processor P can directly set the command d and the q-axis voltages Vd and Vq by the control software. It becomes easy to make the control follow the high-speed rotation operation.

また、電流制御部4の構成方法にも使用者の使用用途に応じたノウハウが含まれる場合があるためであり、電流制御部4のハードウェアHとしての供給を必要としないユーザの要求を満たすためである。つまり、速度制御部3、電流制御部4は、使用用途に応じて使用者のノウハウなどが発揮される機能部となっている。本実施形態によれば電流制御部4もソフトウェアにより構成可能にしたので、ユーザの設計自由度が向上する。   This is because the configuration method of the current control unit 4 may include know-how according to the usage application of the user, and satisfies the user's request that does not require supply of the current control unit 4 as hardware H. Because. That is, the speed control unit 3 and the current control unit 4 are functional units that exhibit the know-how of the user according to the usage. According to the present embodiment, since the current control unit 4 can also be configured by software, the degree of freedom of design for the user is improved.

(第3実施形態)
図10ないし図14は、本発明の第3実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、3シャント検出方式と1シャント検出方式とを切換可能に構成し、ソフトウェアから切換設定可能に構成したところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分を中心に説明する。
(Third embodiment)
FIGS. 10 to 14 show a third embodiment of the present invention. The difference from the above-described embodiment is that the three-shunt detection method and the one-shunt detection method can be switched and can be switched and set from software. It's in place. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be mainly described below.

本実施形態では、図10に示すように、モータ制御素子2に代わるモータ制御素子30を設けている。この図10に示すように、3シャント形の電流検出部8に代えて1シャント形検出方式と3シャント形検出方式の電流検出方式の両方式を備え当該両方式で電流を検出可能な電流検出部25、および、この電流検出部25の検出結果をA/D変換するA/D変換部29を設けている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a motor control element 30 is provided in place of the motor control element 2. As shown in FIG. 10, instead of the three-shunt-type current detection unit 8, both the one-shunt-type detection method and the three-shunt-type detection method current detection method are provided, and current detection that can detect the current using both methods. And an A / D conversion unit 29 for A / D converting the detection result of the current detection unit 25.

また、両検出方式に対応した駆動方式を適用した信号生成部23をαβ/UVW座標変換器6に代えて設けている。1シャント形と3シャント形の駆動方式を切り換える切換器23aが信号生成部23に指示信号を与えるように構成されており、当該切換器23aが信号生成部23に切換指示することで信号生成部23が1シャント形と3シャント形を切り換えて各相指令電圧Vu、Vv、VwをPWM形成部24に出力する。PWM形成部24はPWM形成部7と同様の機能を備えている。3シャント形の機能については前述実施形態の説明に代えて説明を省略する。   Further, a signal generation unit 23 to which a driving method corresponding to both detection methods is applied is provided in place of the αβ / UVW coordinate converter 6. A switching device 23a for switching between the 1-shunt-type and 3-shunt-type driving methods is configured to give an instruction signal to the signal generation unit 23. When the switching unit 23a instructs the signal generation unit 23 to switch, the signal generation unit 23 switches between the 1 shunt type and the 3 shunt type and outputs the phase command voltages Vu, Vv, Vw to the PWM forming unit 24. The PWM forming unit 24 has the same function as the PWM forming unit 7. The description of the function of the three shunt type is omitted in place of the description of the above-described embodiment.

図11は、1シャント形検出方式の電流検出方式について概略的な電気的構成図を示しており、以下1シャント形検出方式について概略的に説明する。この図12に示すように、前述実施形態の電流検出用抵抗Ru、Rv、Rwに代えて、GND電源ノードに直列にシャント抵抗Raを配置している。   FIG. 11 shows a schematic electrical configuration diagram of the current detection method of the one shunt detection method, and the one shunt detection method will be schematically described below. As shown in FIG. 12, a shunt resistor Ra is arranged in series with the GND power supply node instead of the current detection resistors Ru, Rv, and Rw of the above-described embodiment.

信号生成部23の1シャント形の駆動部は、所謂空間ベクトル法によりPWM周期ごとに電圧指令ベクトルVrを構成する基本ベクトルとゼロベクトルとを選択し、PWM補正処理を実行しPWM生成部24に信号を出力する。PWM生成部24では信号生成部23から信号を入力しインバータ回路20の各ゲートに与える駆動信号を生成する。   The one-shunt type driving unit of the signal generation unit 23 selects a basic vector and a zero vector constituting the voltage command vector Vr for each PWM period by a so-called space vector method, executes PWM correction processing, and outputs to the PWM generation unit 24. Output a signal. The PWM generator 24 receives a signal from the signal generator 23 and generates a drive signal to be given to each gate of the inverter circuit 20.

各相ごとに上アーム側のIGBT21uu,21vu,21wuがオンしている駆動状態を1で表し、下アーム側のIGBT21ud,21vd,21wdがオンしている駆動状態を0で表し、それをU相、V相、W相の順に並べることにより、インバータ回路20が出力可能な2つのゼロベクトルと6つの基本電圧ベクトルを表すことができる。   For each phase, the drive state in which the upper arm side IGBTs 21 uu, 21 vu, 21 wu are turned on is represented by 1, and the drive state in which the lower arm side IGBTs 21 ud, 21 vd, 21 wd are turned on is represented by 0, which is expressed as U phase. By arranging them in the order of V phase and W phase, it is possible to represent two zero vectors and six basic voltage vectors that can be output by the inverter circuit 20.

図12には、6つの基本電圧ベクトル(100)、(011)、(010)、(101)、(001)、(110)と、ゼロベクトル(111)、(000)の合計8つの通電パターンを考慮している。尚、図13に示すように、6つの基本電圧ベクトルは、αβ座標において互いに60°の位相差を有している。   FIG. 12 shows a total of eight energization patterns of six basic voltage vectors (100), (011), (010), (101), (001), (110) and zero vectors (111), (000). Is considered. As shown in FIG. 13, the six basic voltage vectors have a phase difference of 60 ° with respect to each other in the αβ coordinates.

このとき、図11に示す電流Iu、Iv、Iwの矢印方向を正方向と定義すると、8つの通電パターンの通電時において検出用抵抗Raに流れる直流電流は、図12に示すようになる。この図12から明らかなように、IGBT21のオンとオフとの組み合わせに応じて決定される8つの駆動状態のうち6つの基本ベクトルに対応した駆動状態のときには、+Iu、−Iu、+Iv、−Iv、+Iw、−Iwの何れかに等しい電流が抵抗Raに流れる。したがって、プロセッサPでは、電流検出部25により検出された電流と現在のインバータ回路20の駆動状態とに基づいて図12に示す相電流を検出することができる。   At this time, if the arrow directions of the currents Iu, Iv, and Iw shown in FIG. 11 are defined as positive directions, the direct current that flows through the detection resistor Ra when the eight energization patterns are energized is as shown in FIG. As is apparent from FIG. 12, in the driving states corresponding to the six basic vectors among the eight driving states determined according to the combination of ON and OFF of the IGBT 21, + Iu, -Iu, + Iv, -Iv , + Iw, -Iw flows through the resistor Ra. Therefore, the processor P can detect the phase current shown in FIG. 12 based on the current detected by the current detector 25 and the current drive state of the inverter circuit 20.

PWM形成部24は、空間ベクトル法によりPWM周期ごとに、2つの隣り合う位相差60°の基本電圧ベクトルと1つのゼロベクトルとを選択し、それらをスイッチング回数が少なくなるように組み合わせてインバータ回路20に信号出力する。あるPWM周期において全相の電流Iu、Iv、Iwを検出するためには、当該周期中に同位相又は逆位相の関係とならない2種類の基本ベクトルに対応した駆動期間が存在することが必要となる、これにより、各基本ベクトルに対応して異なる2相の電流を検出することができ、残る一相の電流はIu+Iv+Iw=0の関係式から演算により求めることができる。この検出方式は、前述実施形態にて説明した3シャント検出方式に比較してハードウェアの回路構成が簡素となるため望ましいものとなる。   The PWM forming unit 24 selects two adjacent basic voltage vectors having a phase difference of 60 ° and one zero vector for each PWM cycle by the space vector method, and combines them so that the number of switching times is reduced, thereby combining the inverter circuit 20 is output as a signal. In order to detect all-phase currents Iu, Iv, and Iw in a certain PWM cycle, it is necessary that drive periods corresponding to two types of basic vectors that do not have the same phase or opposite phase relationship exist in the cycle. Thus, different two-phase currents can be detected corresponding to each basic vector, and the remaining one-phase current can be obtained by calculation from the relational expression of Iu + Iv + Iw = 0. This detection method is desirable because the hardware circuit configuration is simpler than the three-shunt detection method described in the above embodiment.

図14は、1シャント検出方式と3シャント検出方式の切換えシーケンスを表しており、A/D変換のトリガ割込みが行われた後の処理を概略的に示している。
図14に示すように、A/D変換のトリガ割込みがかかると、電流検出部25が電流検出処理を行い、位置検出部12が角度計算処理を行い、速度制御部3が速度制御を行う(V1〜V3)。その後、電流制御部4が電流制御処理を行い、SIN/COS演算部13が演算を行い、dq/αβ変換部5がdq/αβ変換処理を行う(V4〜V6)。その後、ハードウェアH内では切換部23aが1シャント駆動電流検出方式であるか3シャント駆動電流検出方式であるか駆動切換レジスタを参照することによって判定し(V7)、信号生成部23が当該方式に合わせたαβ/UVW変換処理を行い(V8、V9)、PWM形成部24にその結果を出力する。
FIG. 14 shows a switching sequence between the 1-shunt detection system and the 3-shunt detection system, and schematically shows the processing after the A / D conversion trigger interrupt is performed.
As shown in FIG. 14, when an A / D conversion trigger interruption occurs, the current detection unit 25 performs current detection processing, the position detection unit 12 performs angle calculation processing, and the speed control unit 3 performs speed control ( V1-V3). Thereafter, the current control unit 4 performs current control processing, the SIN / COS calculation unit 13 performs calculation, and the dq / αβ conversion unit 5 performs dq / αβ conversion processing (V4 to V6). Thereafter, in the hardware H, it is determined by referring to the drive switching register whether the switching unit 23a is the one-shunt drive current detection method or the three-shunt drive current detection method (V7), and the signal generation unit 23 performs the method. Αβ / UVW conversion processing is performed in accordance with (V8, V9), and the result is output to the PWM forming unit 24.

その後、PWM形成部24がPWM信号を生成し(V10)、インバータ回路20にPWM信号を出力する。次に、トリガ生成部がトリガを生成して出力し(V11)割込みがあると、A/D変換部29(電流検出部25)がシャント駆動電流検出方式であるか3シャント駆動電流検出方式であるか駆動切換レジスタを参照することによって判定し(V12)、当該方式に合わせたA/D変換処理を行う(V13、V14)。続いて、UVW/αβ座標変換部10がUVW/αβ変換処理を行い(V15)、αβ/dq座標変換部11がαβ/dq変換処理を行い(V16)、前述の制御が繰り返される。   Thereafter, the PWM forming unit 24 generates a PWM signal (V10) and outputs the PWM signal to the inverter circuit 20. Next, when the trigger generation unit generates and outputs a trigger (V11) and there is an interrupt, the A / D conversion unit 29 (current detection unit 25) uses the shunt drive current detection method or the three shunt drive current detection method. It is determined by referring to the drive switching register (V12), and A / D conversion processing according to the method is performed (V13, V14). Subsequently, the UVW / αβ coordinate conversion unit 10 performs UVW / αβ conversion processing (V15), the αβ / dq coordinate conversion unit 11 performs αβ / dq conversion processing (V16), and the above-described control is repeated.

信号生成部23、A/D変換部29(電流検出部25)は、このハードウェアH内の駆動切換レジスタを参照することで、それぞれ1シャント駆動電流検出方式、3シャント駆動電流検出方式を切換えて駆動、電流検出することができる。   The signal generation unit 23 and the A / D conversion unit 29 (current detection unit 25) switch the 1-shunt drive current detection method and the 3-shunt drive current detection method, respectively, by referring to the drive switching register in the hardware H. Drive and current detection.

本実施形態によれば、プロセッサPから駆動切換レジスタに書込み、信号生成部23、A/D変換部29がこの駆動切換レジスタに応じた駆動電流検出方式に切り換えて駆動、電流検出することができるようになり、駆動方式、電流検出方式を容易に切り換えることができる。   According to the present embodiment, the processor P can write to the drive switching register, and the signal generator 23 and the A / D converter 29 can switch to the driving current detection method corresponding to the drive switching register to drive and detect current. Thus, the driving method and the current detection method can be easily switched.

(第4実施形態)
図15および図16は、本発明の第4実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、モータ制御素子が複数の同一回路を備えることによって複数の制御チャンネルを備え、複数のモータを複数のチャンネルにて管理可能にしているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し異なる部分を中心に説明する。
(Fourth embodiment)
FIGS. 15 and 16 show a fourth embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that a motor control element includes a plurality of control circuits by including a plurality of identical circuits, and a plurality of motors are provided. It is possible to manage with multiple channels. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different parts will be mainly described.

図15は、複数のモータをモータ制御素子の出力に接続した接続形態を示している。この図15に示すように、モータ制御素子2に代わるモータ制御素子26は、マルチチャンネル機能を有し、複数の出力回路(駆動回路MD0、MD1、MD2(MD:Motor Driver))および複数の入力回路(A/D変換部AD0、AD1、AD2)を備える。これらの複数の駆動回路は、それぞれ入出力インタフェースを備え前述実施形態にて示したハードウェア構成(例えば図1のハードウェアHの構成)を複数備えている。つまり同一構成のハードウェアHを複数備えている。   FIG. 15 shows a connection form in which a plurality of motors are connected to the output of the motor control element. As shown in FIG. 15, the motor control element 26 in place of the motor control element 2 has a multi-channel function, and has a plurality of output circuits (drive circuits MD0, MD1, MD2 (MD: Motor Driver)) and a plurality of inputs. A circuit (A / D converters AD0, AD1, AD2) is provided. Each of the plurality of drive circuits has an input / output interface and a plurality of hardware configurations (for example, the configuration of the hardware H in FIG. 1) shown in the above-described embodiment. That is, a plurality of pieces of hardware H having the same configuration are provided.

また、プロセッサP2側にはメモリが搭載されており当該メモリには複数の制御ソフトウェアSoft0,Soft1、Soft2が記憶されている。プロセッサP2が制御ソフトウェアSoft0,Soft1、Soft2の何れかを実行できるようになっている。図16に示すように、プロセッサP2が1つの制御ソフトウェアSoft0を実行することで、複数の駆動回路MD0、MD1、MD2を選択的に駆動制御し、さらに1つの駆動回路MD0で複数のモータ1,1…を選択的に駆動制御することができる。   Further, a memory is mounted on the processor P2 side, and a plurality of control software Soft0, Soft1, and Soft2 are stored in the memory. The processor P2 can execute any one of the control software Soft0, Soft1, and Soft2. As shown in FIG. 16, when the processor P2 executes one control software Soft0, the plurality of drive circuits MD0, MD1, MD2 are selectively driven and controlled, and a plurality of motors 1, 1 are controlled by one drive circuit MD0. 1 can be selectively controlled.

具体的には、前述実施形態にて説明したトリガ発生割り込み処理において、出力処理が終了してから入力処理が開始されるまで待機時間が発生する。そこで、この空き時間を利用して他チャンネルの入出力処理をマルチに実行させることができる。   Specifically, in the trigger generation interrupt process described in the above-described embodiment, a waiting time is generated from the end of the output process until the input process is started. Therefore, it is possible to execute input / output processing of other channels in multiple using this idle time.

本実施形態によれば、ハードウェアH2が複数の同一の駆動回路MD0、MD1、MD2を備えることで複数の制御チャンネルを備え、複数のモータ1、1…を制御できるためモータ制御時間の短縮化を図ることができ、また汎用性も向上する。   According to the present embodiment, the hardware H2 includes a plurality of the same drive circuits MD0, MD1, MD2, so that a plurality of control channels are provided, and a plurality of motors 1, 1,. And versatility is improved.

以下、具体的に挙げる。電気機器はマイクロコンピュータを2つ又はそれ以上用いているものがある。例えば、洗濯機は洗濯槽を回転させるモータとコンプレッサ用のモータを用いており、エアコンディショナはコンプレッサ用のモータと室外機用のファンモータなどを用いる場合がある。このような電気機器では、一般にモータ制御素子として2つ以上の制御素子を設ける必要があったが、本実施形態の構成を適用するとモータ制御素子26が単独で複数のモータ1、1…を駆動制御することができる。   Specific examples are given below. Some electrical devices use two or more microcomputers. For example, a washing machine uses a motor that rotates a washing tub and a compressor motor, and an air conditioner uses a compressor motor and an outdoor unit fan motor. In such an electrical apparatus, it is generally necessary to provide two or more control elements as motor control elements. However, when the configuration of the present embodiment is applied, the motor control element 26 drives a plurality of motors 1, 1,. Can be controlled.

<制御動作指令のパラメータ、参照用のパラメータの例>
以下、制御動作指令のパラメータと、参照用パラメータの一例を示す。これらのパラメータ設定値は、前述実施形態で適用可能なパラメータもあれば、後述する他の実施形態に示すように外付け部品(エンコーダなど)を接続することで設定または参照可能なパラメータもあることに留意する。
<Examples of control operation command parameters and reference parameters>
Examples of control operation command parameters and reference parameters will be described below. Some of these parameter setting values are applicable in the above-described embodiment, and some parameters can be set or referred to by connecting external parts (such as an encoder) as shown in other embodiments described later. Keep in mind.

プロセッサPが制御ソフトウェアで用いる変数パラメータとしては、メイン周期タイミングカウンタ、リセット待機時間カウンタ、リセットパラメータ、AD入力値、駆動回転速度、回転位置指令値、モータ制御指令値、前回モータ制御指令値、始動d軸電流指令値、始動q軸電流指令値、強制転流時の駆動回転数加減速リミット、定常時の駆動回転数加速リミット、定常時の駆動回転数減速リミット、直流励磁時間の長さ、強制定常切替待機時間、初期モータ位置、モータステージ、モータステージ履歴、モータステージ遷移、ステージ内カウンタ、割り込み処理モータステージ、コマンド(モータオンオフフラグ、角速度のPI演算フラグ、エンコーダ入力フラグ)、モータ角速度指令値、指令d軸電流値Idref、指令q軸電流値Iqref、回転位置指令値、モータステータス(EMG状態、過電流状態、Vdc電圧状態)、d軸電流基準値、q軸電流基準値、q軸電流指令値(積分値)、モータ角速度、モータ角速度積分値、モータ角速度偏差、モータ電気角、モータ角速度、モータ電気角、エンコーダカウンタ値、エンコーダカウンタ値保存、エンコーダカウント値偏差、などモータ1の動作に関係するパラメータを用意している。   Variable parameters used by the processor P in the control software include a main cycle timing counter, a reset waiting time counter, a reset parameter, an AD input value, a driving rotational speed, a rotational position command value, a motor control command value, a previous motor control command value, and a start d-axis current command value, start q-axis current command value, drive rotation speed acceleration / deceleration limit at forced commutation, steady-state drive rotation speed acceleration limit, steady-state drive rotation speed deceleration limit, DC excitation time length, Forced steady switching standby time, initial motor position, motor stage, motor stage history, motor stage transition, in-stage counter, interrupt processing motor stage, command (motor on / off flag, PI calculation flag for angular velocity, encoder input flag), motor angular velocity command Value, command d-axis current value Idref, command q-axis current value I ref, rotational position command value, motor status (EMG state, overcurrent state, Vdc voltage state), d-axis current reference value, q-axis current reference value, q-axis current command value (integrated value), motor angular velocity, motor angular velocity integration Parameters relating to the operation of the motor 1 such as value, motor angular speed deviation, motor electrical angle, motor angular speed, motor electrical angle, encoder counter value, encoder counter value storage, encoder count value deviation are prepared.

また、プロセッサPが制御ソフトウェアで用いる定数パラメータとしては、マスタークロック、始動q軸電流指令値、始動d軸電流指令値、モータ巻線抵抗、モータq軸インダクタンス、モータd軸インダクタンス、モータ誘起電圧、モータ極数、最大入力電流値、電流エラー値、d軸電流リミット値、q軸電流リミット値、最大始動電流値、PWM周期、PWMキャリア周波数、DC最大電圧、DC電圧リミット、最大周波数、リミット周波数、最小周波数、ドライバー制御期間、周波数制御比例ゲイン、周波数制御比例積分ゲイン、レゾルバ軸倍角、エンコーダパルス数、パルスカウント、強制転流時の加速減速リミット、定常時の加速リミット、定常時の減速リミット、直流励磁時間の長さ、強制定常切り替え後待機時間の長さ、処理間隔、メイン関数ループ処理、正転/反転、リセット後ウェイトタイム、などモータ1の動作に関係するパラメータを用意している。   The constant parameters used by the processor P in the control software include a master clock, a starting q-axis current command value, a starting d-axis current command value, a motor winding resistance, a motor q-axis inductance, a motor d-axis inductance, a motor induced voltage, Number of motor poles, maximum input current value, current error value, d-axis current limit value, q-axis current limit value, maximum starting current value, PWM cycle, PWM carrier frequency, DC maximum voltage, DC voltage limit, maximum frequency, limit frequency , Minimum frequency, driver control period, frequency control proportional gain, frequency control proportional integral gain, resolver shaft double angle, number of encoder pulses, pulse count, acceleration / deceleration limit during forced commutation, acceleration limit during steady state, deceleration limit during steady state , Length of DC excitation time, length of standby time after forced steady switching, processing Septum, the main function loop, forward / reversal, and provide a parameter related to the operation of the reset after the wait time, such as a motor 1.

また、ハードウェアHがレジスタに記憶し外部から読出または/および書込可能な変数パラメータとしては、動作制御モード、動作指定、動作処理選択、回転速度、指令d軸電流値(電流値入力レジスタ)、指令q軸電流値(電流値入力レジスタ)、d軸電流値、q軸電流値、指令d軸電圧値(電圧値入力レジスタ)、指令q軸電圧値(電圧値入力レジスタ)、モータ位相、d軸基準値、q軸基準値、CPU起動トリガ選択、U相電流A/D変換結果、V相電流A/D変換結果、W相電流A/D変換結果、DC電源電圧値Vdc、などを用意している。   The variable parameters stored in the register by the hardware H and can be read or written from the outside are the operation control mode, operation designation, operation processing selection, rotational speed, command d-axis current value (current value input register) , Command q-axis current value (current value input register), d-axis current value, q-axis current value, command d-axis voltage value (voltage value input register), command q-axis voltage value (voltage value input register), motor phase, d-axis reference value, q-axis reference value, CPU activation trigger selection, U-phase current A / D conversion result, V-phase current A / D conversion result, W-phase current A / D conversion result, DC power supply voltage value Vdc, etc. I have prepared it.

また、ハードウェアHがレジスタに記憶し外部から読出または/および書込可能な定数パラメータとしては、モータ制御チャネルモード選択レジスタ、ポート出力モードレジスタ、MD制御レジスタ、モード選択レジスタ、MD出力設定レジスタ、トリガ制御レジスタ、トリガ出力モード設定レジスタ、緊急(EMG)解除レジスタ、緊急制御レジスタ、デッドタイムレジスタ、ハードウェアの有効/無効、MD出力制御(MDOUT)、フロー制御、PWM周期レート、PWM周期、PWM周期レジスタ、処理繰り返し回数、起動トリガモード、エラー割り込みの許可/禁止、強制終了、d軸電流制御PID積分項係数、d軸電流制御PID比例項係数、d軸電流制御PID微分項係数、q軸電流制御PID積分項係数、q軸電流制御PID比例項係数、q軸電流制御PID微分項係数、2相変調でシフトPWM許可時の切り替え速度、最小パルス幅、モニタ制御、A/D変換時間、MD制御:EMG復帰、ソフトプログラムレジスタ、A/Dモード設定レジスタ、MDトリガ用プログラム番号選択レジスタ、MDトリガ用プログラムレジスタ、MDトリガ用割り込み選択レジスタ、などを用意している。   Further, constant parameters that the hardware H stores in the register and can be read or written from the outside include a motor control channel mode selection register, a port output mode register, an MD control register, a mode selection register, an MD output setting register, Trigger control register, trigger output mode setting register, emergency (EMG) release register, emergency control register, dead time register, hardware enable / disable, MD output control (MDOUT), flow control, PWM cycle rate, PWM cycle, PWM Period register, number of processing repetitions, start trigger mode, error interrupt enable / disable, forced termination, d-axis current control PID integral term coefficient, d-axis current control PID proportional term coefficient, d-axis current control PID differential term coefficient, q-axis Current control PID integral term coefficient, q-axis current control PI Proportional term coefficient, q-axis current control PID differential term coefficient, switching speed when shift PWM is enabled with 2-phase modulation, minimum pulse width, monitor control, A / D conversion time, MD control: EMG return, soft program register, A / A D mode setting register, an MD trigger program number selection register, an MD trigger program register, an MD trigger interrupt selection register, and the like are prepared.

これらの変数、定数パラメータは、使用者が必要に応じて前述実施形態もしくは後述する他の実施形態にて使用可能なパラメータであり、ハードウェアの組み換え、仕様変更などに即座に対応可能に構成されており、制御ソフトウェアにより設定または/および参照可能とされていることが望ましい。   These variables and constant parameters are parameters that can be used by the user in the above-described embodiment or other embodiments described later as needed, and are configured to be able to immediately respond to hardware recombination, specification changes, etc. It is desirable that the setting software can be set or / and referred to by the control software.

(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく例えば以下に示す変形または拡張が可能である。
複数の機能部A1〜A6(構成部4〜15、16d,16q,17d,17q)のうち少なくとも一部がハードウェアHにより構成されていれば良い。
位置推定部12がソフトウェアとして組み込まれた実施形態を示したが、このモータ制御素子2の使用者は、位置推定部12に代えてレゾルバ、ロータリエンコーダなどの各種角度センサを外付けして位置検出部として使用しても良い。ホールICを位置検出部として設けても良い。この場合、使用者は位置推定部12を作成する必要がない。また、これらはモータアプリケーションの用途に合わせて選択することができるため、使用者の設計自由度が向上する。これは、位置推定部12がモータ制御素子2内にハードウェアとして設けられていない理由の一つである。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
It suffices that at least a part of the plurality of functional units A1 to A6 (configuration units 4 to 15, 16d, 16q, 17d, and 17q) is configured by the hardware H.
Although the embodiment in which the position estimation unit 12 is incorporated as software has been described, the user of the motor control element 2 detects the position by attaching various angle sensors such as a resolver and a rotary encoder in place of the position estimation unit 12. It may be used as a part. A Hall IC may be provided as a position detection unit. In this case, the user does not need to create the position estimation unit 12. Moreover, since these can be selected according to the use of a motor application, a user's design freedom improves. This is one of the reasons why the position estimation unit 12 is not provided as hardware in the motor control element 2.

すなわち、使用者がモータ1に角度センサをモータ制御素子2に外付けで設ける場合や、素子の使用者毎に位置推定ノウハウが異なる場合もあるため、速度情報生成部A5、位置情報生成部A6はモータ制御素子2内部にハードウェアによって構成することなくプロセッサPが実行可能な制御ソフトウェアにより実現できるように構成しても良い。   That is, since the user may provide an angle sensor externally to the motor control element 2 or the position estimation know-how may be different for each user of the element, the speed information generation unit A5 and the position information generation unit A6. The motor control element 2 may be configured to be realized by control software executable by the processor P without being configured by hardware.

ハードウェアHにより構成された機能部が予め設定されたシーケンスに沿って動作したときにプロセッサPに割込み信号を発生し、プロセッサPは発生した割込み信号を受け付けると所定の制御ソフトウェアを起動して処理するようにしても良い。このように構成することで、ハードウェアHとプロセッサPが実行するソフトウェアとを同時に動作させることができる。   An interrupt signal is generated to the processor P when the functional unit configured by the hardware H operates in accordance with a preset sequence. When the processor P receives the generated interrupt signal, the processor P activates predetermined control software and performs processing. You may make it do. With this configuration, the hardware H and the software executed by the processor P can be operated simultaneously.

例えば、位置推定部12に代わる位置検出部を角度センサによりハードウェアで構成した場合、ハードウェアHで構成された電流検出部8がPWM割込み信号を発生したり、A/D変換部9がAD変換終了割込みを発生し、プロセッサPが当該割込み信号を受け付けたときに速度演算部3の機能をソフトウェアにより実現させる。すると、UVW/αβ座標変換器10およびdq/αβ座標変換器11のハードウェアHによる演算処理と、速度演算部3のソフトウェアによる演算処理とを同時に処理することができ、ベクトル制御を高速化できる。   For example, when the position detection unit instead of the position estimation unit 12 is configured by hardware using an angle sensor, the current detection unit 8 configured by the hardware H generates a PWM interrupt signal, or the A / D conversion unit 9 performs AD A conversion end interrupt is generated, and the function of the speed calculation unit 3 is realized by software when the processor P receives the interrupt signal. Then, the calculation process by the hardware H of the UVW / αβ coordinate converter 10 and the dq / αβ coordinate converter 11 and the calculation process by the software of the speed calculation unit 3 can be processed simultaneously, and the vector control can be speeded up. .

また、指令電圧生成部A1についても、指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqの出力方法は使用者のノウハウが存在することもあるためハードウェアによって構成することなく制御ソフトウェアにより実現できるように構成しても良い。   In addition, the command voltage generation unit A1 can be realized by the control software without being configured by hardware since the user d knows how to output the command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq. It may be configured.

前述の機能部A1〜A6の何れかの機能が、プロセッサPが制御ソフトウェアを実行することにより実現可能な機能である場合であって、当該機能部A1〜A6がハードウェアHでも構成されている場合には、当該機能部A1〜A6は、ハードウェアH内に構成された機能部A1〜A6と切換可能に構成されていても良い。   Any one of the functions A1 to A6 described above is a function that can be realized by the processor P executing the control software, and the functions A1 to A6 are also configured by the hardware H. In this case, the functional units A1 to A6 may be configured to be switchable with the functional units A1 to A6 configured in the hardware H.

具体的には、電流制御部4がハードウェアHによって構成されている場合が挙げられる。前述実施形態に示したように電流制御部4はハードウェアH内にも制御ソフトウェアでも構成可能であるが、制御ソフトウェアでもハードウェアHでも当該機能をモータ制御素子2内に構成し、スイッチなどで切り替えるか又はサブルーチンなどを選択することによって切り換えるように構成する。例えば、高調波抑制電流制御などを構成するようにしても良い。これにより使用者の設計自由度が向上する。   Specifically, the case where the current control unit 4 is configured by hardware H can be given. As shown in the above-described embodiment, the current control unit 4 can be configured in the hardware H or control software, but the function is configured in the motor control element 2 in the control software or the hardware H, and is configured by a switch or the like. It is configured to switch by switching or selecting a subroutine or the like. For example, harmonic suppression current control or the like may be configured. Thereby, a user's design freedom improves.

また、指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqの電圧値入力レジスタに対する設定値は、プロセッサPが制御ソフトウェアから書き込むようにしている実施形態を示したが、プロセッサPが電流制御部4の動作を無効化し、電流制御部4がdq/αβ座標変換器5に指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqを出力するのを停止させ、PID制御部15の構成ルーチン(制御ソフトウェア)を適用して指令d軸電圧Vd、指令q軸電圧Vqを電圧値入力レジスタに書き込むようにしても良い。   Moreover, although the setting value with respect to the voltage value input register of the command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq is shown as being written by the processor P from the control software, the processor P operates the current control unit 4. Is disabled, the current control unit 4 stops outputting the command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq to the dq / αβ coordinate converter 5, and the configuration routine (control software) of the PID control unit 15 is applied. The command d-axis voltage Vd and the command q-axis voltage Vq may be written to the voltage value input register.

第1および第2実施形態では、dq/αβ座標変換器5、αβ/UVW座標変換器6、PWM形成部7を電圧演算処理部A2とし全てハードウェアHにして構成しているが、このうちの一部がハードウェア化されていても良い。同様に、電流検出部A3、入力電流演算部A4では構成部8〜11のうち一部がハードウェア化されていても良い。   In the first and second embodiments, the dq / αβ coordinate converter 5, the αβ / UVW coordinate converter 6, and the PWM forming unit 7 are configured as the voltage calculation processing unit A2 and are all configured as hardware H. A part of may be implemented in hardware. Similarly, in the current detection unit A3 and the input current calculation unit A4, some of the configuration units 8 to 11 may be implemented as hardware.

第3実施形態では、dq/αβ座標変換器5、信号生成部23、PWM形成部24を電圧演算処理部A2とし全てハードウェアHにして構成しているが、このうちの一部がハードウェア化されていても良い。同様に、電流検出部A3、入力電流演算部A4では構成部25、9〜11のうち一部がハードウェア化されていても良い。   In the third embodiment, the dq / αβ coordinate converter 5, the signal generation unit 23, and the PWM formation unit 24 are configured as the voltage calculation processing unit A2 and are all configured as hardware H, but some of them are hardware. It may be made. Similarly, in the current detection unit A3 and the input current calculation unit A4, some of the components 25 and 9 to 11 may be implemented as hardware.

図面中、A1は指令電圧生成部(機能部)、A2は電圧演算処理部(機能部)、A3は電流検出部(機能部)、A4は入力電流演算部(機能部)、A5は速度情報生成部(機能部)、A6は位置情報生成部(機能部)、P、P2はプロセッサ、H、Ha、H2はハードウェアを示す。   In the drawing, A1 is a command voltage generation unit (function unit), A2 is a voltage calculation processing unit (function unit), A3 is a current detection unit (function unit), A4 is an input current calculation unit (function unit), and A5 is speed information. A generating unit (functional unit), A6 is a position information generating unit (functional unit), P and P2 are processors, and H, Ha, and H2 are hardware.

Claims (21)

指令d軸電圧、指令q軸電圧を生成する指令電圧生成部と、
前記指令電圧生成部による指令d軸電圧、指令q軸電圧に基づいて、スイッチング素子から構成されモータを駆動するためのインバータに対し通電信号を出力する電圧演算処理部と、
前記電圧演算処理部がインバータに通電信号を出力することにより前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出電流に基づいて励磁成分電流であるd軸電流とトルク成分電流であるq軸電流とを求める入力電流演算部と、
モータ定数、前記指令電圧生成部のd軸電圧、q軸電圧、前記入力電流演算部のd軸電流、q軸電流のうちの少なくとも何れか一つのパラメータに基づいて前記モータの回転速度を推定、又は前記モータの回転速度を検出し回転速度信号を出力する速度情報生成部と、
前記速度情報生成部が出力した回転速度信号に基づいて回転子の位置情報を出力する位置情報生成部と、を備えてなる複数の機能部が設けられ、前記インバータを介して前記モータを駆動制御するように構成されたモータ制御素子であって、
使用者または製造者等により提供された制御ソフトウェアを実行するプロセッサと、
前記複数の機能部のうち少なくとも一部がハードウェアにより構成されると共に、前記ハードウェアにより構成された機能部は、入力用レジスタ、出力用レジスタ、内部変数レジスタ、内部定数レジスタなどの少なくとも一つのパラメータ保持部と、を備え、
前記パラメータ保持部は、前記プロセッサから読出/書込可能に構成され、
前記ハードウェアにより構成された機能部は、予め設定されたシーケンスに沿って動作するように構成され
前記機能部は前記プロセッサが制御ソフトウェアを実行することにより実現可能な構成であって、
前記プロセッサが制御ソフトウェアを実行することにより実現可能な機能部は、前記ハードウェア内に構成された機能部と切換可能に構成されていることを特徴とするモータ制御素子。
A command voltage generator for generating a command d-axis voltage and a command q-axis voltage;
A voltage calculation processing unit that outputs an energization signal to an inverter configured of a switching element to drive a motor based on the command d-axis voltage and the command q-axis voltage by the command voltage generation unit;
A current detection unit for detecting a current flowing in the winding of the motor by outputting an energization signal to the inverter by the voltage calculation processing unit;
An input current calculation unit that obtains a d-axis current that is an excitation component current and a q-axis current that is a torque component current based on the detection current of the current detection unit;
Estimating the rotational speed of the motor based on at least one parameter of a motor constant, a d-axis voltage of the command voltage generator, a q-axis voltage, a d-axis current of the input current calculator, and a q-axis current; Or a speed information generator that detects the rotational speed of the motor and outputs a rotational speed signal;
A plurality of function units including a position information generation unit that outputs position information of a rotor based on a rotation speed signal output from the speed information generation unit, and drives and controls the motor via the inverter A motor control element configured to:
A processor that executes control software provided by a user or a manufacturer;
At least a part of the plurality of functional units is configured by hardware, and the functional unit configured by the hardware includes at least one of an input register, an output register, an internal variable register, an internal constant register, and the like. includes a parameter holding portion,
The parameter holding unit is configured to be readable / writable from the processor,
The functional unit configured by the hardware is configured to operate along a preset sequence ,
The functional unit is configured to be realized by the processor executing control software,
The motor control element , wherein the functional unit that can be realized by the processor executing control software is configured to be switchable with a functional unit configured in the hardware .
前記複数の機能部は、前記プロセッサから動作の有効/無効を切換可能に構成されていることを特徴とする請求項1記載のモータ制御素子。   The motor control element according to claim 1, wherein the plurality of functional units are configured to be able to switch between valid / invalid of operation from the processor. 指令d軸電圧、指令q軸電圧を生成する指令電圧生成部と、
前記指令電圧生成部による指令d軸電圧、指令q軸電圧に基づいて、スイッチング素子から構成されモータを駆動するためのインバータに対し通電信号を出力する電圧演算処理部と、
前記電圧演算処理部がインバータに通電信号を出力することにより前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出電流に基づいて励磁成分電流であるd軸電流とトルク成分電流であるq軸電流とを求める入力電流演算部と、
モータ定数、前記指令電圧生成部のd軸電圧、q軸電圧、前記入力電流演算部のd軸電流、q軸電流のうちの少なくとも何れか一つのパラメータに基づいて前記モータの回転速度を推定、又は前記モータの回転速度を検出し回転速度信号を出力する速度情報生成部と、
前記速度情報生成部が出力した回転速度信号に基づいて回転子の位置情報を出力する位置情報生成部と、を備えてなる複数の機能部が設けられ、前記インバータを介して前記モータを駆動制御するように構成されたモータ制御素子であって、
使用者または製造者等により提供された制御ソフトウェアを実行するプロセッサと、
前記複数の機能部のうち少なくとも一部がハードウェアにより構成されると共に、前記ハードウェアにより構成された機能部は、入力用レジスタ、出力用レジスタ、内部変数レジスタ、内部定数レジスタなどの少なくとも一つのパラメータ保持部と、を備え、
前記パラメータ保持部は、前記プロセッサから読出/書込可能に構成され、
前記ハードウェアにより構成された機能部は、予め設定されたシーケンスに沿って動作するように構成され、
前記複数の機能部のうち前記ハードウェアにより構成される機能部は、前記プロセッサから動作の有効/無効を切換可能に構成されていることを特徴とするモータ制御素子。
A command voltage generator for generating a command d-axis voltage and a command q-axis voltage;
A voltage calculation processing unit that outputs an energization signal to an inverter configured of a switching element to drive a motor based on the command d-axis voltage and the command q-axis voltage by the command voltage generation unit;
A current detection unit for detecting a current flowing in the winding of the motor by outputting an energization signal to the inverter by the voltage calculation processing unit;
An input current calculation unit that obtains a d-axis current that is an excitation component current and a q-axis current that is a torque component current based on the detection current of the current detection unit;
Estimating the rotational speed of the motor based on at least one parameter of a motor constant, a d-axis voltage of the command voltage generator, a q-axis voltage, a d-axis current of the input current calculator, and a q-axis current; Or a speed information generator that detects the rotational speed of the motor and outputs a rotational speed signal;
A plurality of function units including a position information generation unit that outputs position information of a rotor based on a rotation speed signal output from the speed information generation unit, and drives and controls the motor via the inverter A motor control element configured to:
A processor that executes control software provided by a user or a manufacturer;
At least a part of the plurality of functional units is configured by hardware, and the functional unit configured by the hardware includes at least one of an input register, an output register, an internal variable register, an internal constant register, and the like. A parameter holding unit,
The parameter holding unit is configured to be readable / writable from the processor,
The functional unit configured by the hardware is configured to operate along a preset sequence,
Of the plurality of functional units, the functional unit configured by the hardware is configured to be able to switch between valid / invalid of operation from the processor .
指令d軸電圧、指令q軸電圧を生成する指令電圧生成部と、
前記指令電圧生成部による指令d軸電圧、指令q軸電圧に基づいて、スイッチング素子から構成されモータを駆動するためのインバータに対し通電信号を出力する電圧演算処理部と、
前記電圧演算処理部がインバータに通電信号を出力することにより前記モータの巻線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出電流に基づいて励磁成分電流であるd軸電流とトルク成分電流であるq軸電流とを求める入力電流演算部と、
モータ定数、前記指令電圧生成部のd軸電圧、q軸電圧、前記入力電流演算部のd軸電流、q軸電流のうちの少なくとも何れか一つのパラメータに基づいて前記モータの回転速度を推定、又は前記モータの回転速度を検出し回転速度信号を出力する速度情報生成部と、
前記速度情報生成部が出力した回転速度信号に基づいて回転子の位置情報を出力する位置情報生成部と、を備えてなる複数の機能部が設けられ、前記インバータを介して前記モータを駆動制御するように構成されたモータ制御素子であって、
使用者または製造者等により提供された制御ソフトウェアを実行するプロセッサと、
前記複数の機能部のうち少なくとも一部がハードウェアにより構成されると共に、前記ハードウェアにより構成された機能部は、入力用レジスタ、出力用レジスタ、内部変数レジスタ、内部定数レジスタなどの少なくとも一つのパラメータ保持部と、を備え、
前記パラメータ保持部は、前記プロセッサから読出/書込可能に構成され、
前記ハードウェアにより構成された機能部は、予め設定されたシーケンスに沿って動作するように構成され、
前記複数の機能部のうち前記プロセッサが制御ソフトウェアを実行することにより実現される機能部は、前記プロセッサから動作の有効/無効を切換可能に構成されていることを特徴とするモータ制御素子。
A command voltage generator for generating a command d-axis voltage and a command q-axis voltage;
A voltage calculation processing unit that outputs an energization signal to an inverter configured of a switching element to drive a motor based on the command d-axis voltage and the command q-axis voltage by the command voltage generation unit;
A current detection unit for detecting a current flowing in the winding of the motor by outputting an energization signal to the inverter by the voltage calculation processing unit;
An input current calculation unit that obtains a d-axis current that is an excitation component current and a q-axis current that is a torque component current based on the detection current of the current detection unit;
Estimating the rotational speed of the motor based on at least one parameter of a motor constant, a d-axis voltage of the command voltage generator, a q-axis voltage, a d-axis current of the input current calculator, and a q-axis current; Or a speed information generator that detects the rotational speed of the motor and outputs a rotational speed signal;
A plurality of function units including a position information generation unit that outputs position information of a rotor based on a rotation speed signal output from the speed information generation unit, and drives and controls the motor via the inverter A motor control element configured to:
A processor that executes control software provided by a user or a manufacturer;
At least a part of the plurality of functional units is configured by hardware, and the functional unit configured by the hardware includes at least one of an input register, an output register, an internal variable register, an internal constant register, and the like. A parameter holding unit,
The parameter holding unit is configured to be readable / writable from the processor,
The functional unit configured by the hardware is configured to operate along a preset sequence,
The motor control element , wherein a function unit realized by the processor executing control software among the plurality of function units is configured to be able to switch between valid / invalid of operation from the processor .
前記複数の機能部のうち、少なくとも前記電圧演算処理部はハードウェアにより構成され、
前記電圧演算処理部は、前記パラメータ保持部として1シャント駆動電流検出方式、3シャント駆動電流検出方式を切換設定可能なフラグを保持する駆動切換レジスタを備え、前記プロセッサから前記駆動切換レジスタに直接書込可能に構成されており、前記駆動切換レジスタの設定値に応じて、1シャント駆動時および3シャント駆動時のそれぞれにおける電流検出のタイミングを切り換えることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載のモータ制御素子。
Among the plurality of functional units, at least the voltage calculation processing unit is configured by hardware,
The voltage calculation processing unit includes a drive switching register that holds a flag capable of switching between a one-shunt driving current detection method and a three-shunt driving current detection method as the parameter holding unit, and is directly written from the processor to the driving switching register. 5. The current detection timing in each of the one shunt drive and the three shunt drive is switched according to a set value of the drive switching register . The motor control element described in 1.
前記指令電圧生成部は、前記モータの回転速度が外部から与えられる指令回転速度に一致するように指令d軸電流および指令q軸電流を生成する速度制御部と、前記入力電流演算部により求められた前記d軸電流および前記q軸電流が前記速度制御部が生成した前記指令d軸電流および前記指令q軸電流にそれぞれ一致するように指令q軸電圧および指令q軸電圧を生成する電流制御部とを備え、
前記電流制御部は、前記ハードウェアとして構成され、前記パラメータ保持部として指令d軸電流値および指令q軸電流値を保持する電流値入力レジスタを備え、前記プロセッサから電流値入力レジスタに当該指令値を直接書込可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし5の何れかに記載のモータ制御素子。
The command voltage generation unit is obtained by a speed control unit that generates a command d-axis current and a command q-axis current so that the rotation speed of the motor matches a command rotation speed given from the outside, and the input current calculation unit. A current control unit that generates a command q-axis voltage and a command q-axis voltage so that the d-axis current and the q-axis current coincide with the command d-axis current and the command q-axis current generated by the speed control unit, respectively. And
The current control unit is configured as the hardware, and includes a current value input register that holds a command d-axis current value and a command q-axis current value as the parameter holding unit, and the command value is sent from the processor to the current value input register. The motor control element according to claim 1, wherein the motor control element is configured to be directly writable .
前記電圧演算処理部は、前記ハードウェアとして構成され前記パラメータ保持部として指令d軸電圧値および指令q軸電圧値を保持する電圧値入力レジスタを備え、前記プロセッサから電圧値入力レジスタに当該指令値を直接書込可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載のモータ制御素子。 The voltage calculation processing unit includes a voltage value input register configured as the hardware and holding a command d-axis voltage value and a command q-axis voltage value as the parameter holding unit, and the command value is input from the processor to the voltage value input register. The motor control element according to claim 1, wherein the motor control element is configured to be directly writable . 前記プロセッサが前記機能部のハードウェアのパラメータ保持部に制御に応じた指令値を書込むことにより複数の制御動作を選択可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載のモータ制御素子。 8. The system according to claim 1, wherein the processor is configured to be able to select a plurality of control operations by writing a command value corresponding to control in a hardware parameter holding unit of the functional unit . The motor control element described in 1. 前記電圧演算処理部は、前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧をα−β座標系で表した値に変換するdq/αβ座標変換器と、前記dq/αβ座標変換器によりα−β座標系で表された値を固定子の各相指令電圧に変換するαβ/UVW座標変換器と、前記αβ/UVW座標変換器により変換された各相指令電圧を入力し、指令d軸電圧および指令q軸電圧に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号を形成し前記インバータに通電信号として出力するPWM信号形成部とを含んだ前記ハードウェアにより構成され、
前記電流検出部は、前記モータに流れる電流値をA/D変換するA/D変換部を含んだ前記ハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、停止状態において、前記PWM信号形成部、および、前記A/D変換部を含む前記電流検出部の制御動作を有効にすると共に、前記dq/αβ座標変換器および前記αβ/UVW座標変換器の制御動作を無効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定し、
フィードバック制御動作およびゼロ電流検出動作を無効とし位相補間を不許可とする設定を前記ハードウェアに行いPWM制御動作を停止することを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit includes a dq / αβ coordinate converter that converts the command d-axis voltage and the command q-axis voltage into values expressed in an α-β coordinate system, and α-β by the dq / αβ coordinate converter. An αβ / UVW coordinate converter for converting a value expressed in the coordinate system into each phase command voltage of the stator, and each phase command voltage converted by the αβ / UVW coordinate converter are input, and a command d-axis voltage and A PWM signal forming unit that forms a pulse-width-modulated gate drive signal for supplying a voltage that matches the command q-axis voltage and outputs the gate drive signal as an energization signal to the inverter; and
The current detection unit is configured by the hardware including an A / D conversion unit that performs A / D conversion on a current value flowing through the motor,
In a stopped state, the processor enables the control operation of the current detection unit including the PWM signal forming unit and the A / D conversion unit, and the dq / αβ coordinate converter and the αβ / UVW coordinate. Set a control operation command to invalidate the control operation of the converter in the hardware,
9. The motor control element according to claim 1 , wherein a setting for disabling a feedback control operation and a zero current detection operation and disabling phase interpolation is made in the hardware to stop the PWM control operation. .
前記電圧演算処理部は、前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧をα−β座標系で表した値に変換するdq/αβ座標変換器と、前記dq/αβ座標変換器によりα−β座標系で表された値を固定子の各相指令電圧に変換するαβ/UVW座標変換器と、前記αβ/UVW座標変換器により変換された各相指令電圧を入力し、指令d軸電圧および指令q軸電圧に一致する電圧を供給するためのパルス幅変調されたゲート駆動信号を形成し前記インバータに通電信号として出力するPWM信号形成部とを含んだハードウェアにより構成され、
前記電流検出部は、前記モータに流れる電流値をA/D変換するA/D変換部を含んだハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、ゼロ電流検出状態において、前記PWM信号形成部、および、前記A/D変換部を含む前記電流検出部の制御動作を有効とし、前記dq/αβ座標変換器、および、前記αβ/UVW座標変換器の制御動作を無効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定し、
フィードバック制御動作を無効とし、位相補間を許可し、ゼロ電流検出動作を有効とする設定を前記ハードウェアに行いゼロ電流検出することを特徴とする請求項1ないし9の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit includes a dq / αβ coordinate converter that converts the command d-axis voltage and the command q-axis voltage into values expressed in an α-β coordinate system, and α-β by the dq / αβ coordinate converter. An αβ / UVW coordinate converter for converting a value expressed in the coordinate system into each phase command voltage of the stator, and each phase command voltage converted by the αβ / UVW coordinate converter are input, and a command d-axis voltage and A PWM signal forming unit configured to form a pulse width modulated gate drive signal for supplying a voltage that matches the command q-axis voltage, and to output as a conduction signal to the inverter;
The current detection unit is configured by hardware including an A / D conversion unit that performs A / D conversion on a current value flowing through the motor.
In the zero current detection state, the processor enables the control operation of the current detection unit including the PWM signal forming unit and the A / D conversion unit, the dq / αβ coordinate converter, and the αβ / A control operation command for invalidating the control operation of the UVW coordinate converter is set in the hardware,
10. The motor control according to claim 1 , wherein the feedback control operation is invalidated, phase interpolation is permitted, and zero current detection is performed by setting the hardware to enable zero current detection operation. element.
前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部は、共にハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、位置決め状態において、前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部の制御動作を有効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定することで前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部によるシーケンス処理を有効とし、
フィードバック制御動作を有効とし、ゼロ電流検出動作を無効とし、位相補間を不許可とする設定を前記ハードウェアに行い前記モータの回転子の位置をゼロ付近に固定させることを特徴とする請求項1ないし10の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit are both configured by hardware,
In the positioning state, the processor sets, in the hardware, a control operation command that enables the control operation of the voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit, the voltage calculation processing unit, Validate the sequence processing by the current detection unit and the input current calculation unit,
2. The position of the rotor of the motor is fixed to near zero by setting the hardware to enable feedback control operation, disable zero current detection operation, and disable phase interpolation. Or a motor control element according to any one of 10 to 10;
前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部は、共にハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、強制転流ステージにおいて、前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部の制御動作を有効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定することで前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部によるシーケンス処理を有効とし、
フィードバック制御動作を有効とし、ゼロ電流検出動作を無効とし、位相補間を許可とする設定を前記ハードウェアに行うことで強制的に回転磁界を与えることによって回転子がそれに追随して回転することを特徴とする請求項1ないし11の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit are both configured by hardware,
In the forced commutation stage, the processor sets the voltage calculation processing unit by setting a control operation command to enable the control operation of the voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit in the hardware. The sequence processing by the current detection unit and the input current calculation unit is enabled,
By enabling the feedback control operation, disabling the zero current detection operation, and setting the hardware to permit phase interpolation, the rotor rotates following the rotor by forcibly applying a rotating magnetic field. 12. The motor control element according to claim 1, wherein the motor control element is any one of claims 1 to 11.
前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部は、共にハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、強制定常切り替えステージにおいて、前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部の制御動作を有効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定することで前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部によるシーケンス処理を有効とし、
フィードバック制御動作を有効とし、ゼロ電流検出動作を無効とし、位相補間を不許可とする設定を前記ハードウェアに行い前記モータを回転子の位置に合わせた駆動を行うことで強制的な回転磁界を与えないようにして定常状態に移行させることを特徴とする請求項1ないし12の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit are both configured by hardware,
In the forced steady switching stage, the processor sets the voltage calculation processing unit by setting a control operation command to enable the control operation of the voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit in the hardware. The sequence processing by the current detection unit and the input current calculation unit is enabled,
A forced rotating magnetic field can be generated by enabling the feedback control operation, disabling the zero current detection operation, and disabling phase interpolation in the hardware and driving the motor in accordance with the position of the rotor. The motor control element according to claim 1, wherein the motor control element is shifted to a steady state without being given .
前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部は、共にハードウェアにより構成され、
前記プロセッサは、強制定常切り替えステージにおいて、前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部の制御動作を有効とする制御動作指令を前記ハードウェアに設定することで前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部によるシーケンス処理を有効とし、
フィードバック制御動作を有効とし、ゼロ電流検出動作を無効とし、位相補間を不許可とする設定を前記ハードウェアに行い前記モータを回転子の位置に合わせて駆動を行うことで定常的に駆動させることを特徴とする請求項1ないし13の何れかに記載のモータ制御素子。
The voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit are both configured by hardware,
In the forced steady switching stage, the processor sets the voltage calculation processing unit by setting a control operation command to enable the control operation of the voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit in the hardware. The sequence processing by the current detection unit and the input current calculation unit is enabled,
Enables the feedback control operation to be enabled, disables the zero current detection operation, and disables phase interpolation in the hardware, and drives the motor in accordance with the position of the rotor to drive it constantly. The motor control element according to claim 1, wherein
ソフトウェアにより構成された速度制御部と、
前記ハードウェアにより構成された電流制御部とを備え、
前記プロセッサは、前記速度制御部および前記電流制御部の動作を無効化し、前記指令d軸電圧および指令q軸電圧のパラメータ設定値を共に0として前記パラメータ保持部としての電圧値入力レジスタに書込み設定することで短絡ブレーキ制御することを特徴とする請求項1ないし14の何れかに記載のモータ制御素子。
A speed control unit configured by software;
A current control unit configured by the hardware,
The processor invalidates the operation of the speed control unit and the current control unit, sets both the parameter setting values of the command d-axis voltage and the command q-axis voltage to 0, and writes and sets them to the voltage value input register as the parameter holding unit The motor control element according to claim 1 , wherein short-circuit brake control is performed .
前記指令電圧生成部は、
ソフトウェアにより構成されると共に指令d軸電流および指令q軸電流を生成する速度制御部と、
前記ハードウェアにより構成されると共に前記速度制御部の指令d軸電流および指令q軸電流に基づいて前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧を生成する電流制御部とを含み、
前記プロセッサは、
前記速度制御部および前記電流制御部の動作を共に無効化し、前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧のパラメータ設定値を調整して前記パラメータ保持部としての電圧値入力レジスタに書込み設定することで前記モータを回生ブレーキ制御することを特徴とする請求項1ないし15の何れかに記載のモータ制御素子。
The command voltage generator is
A speed controller configured by software and generating a command d-axis current and a command q-axis current;
A current control unit configured by the hardware and generating the command d-axis voltage and the command q-axis voltage based on the command d-axis current and the command q-axis current of the speed control unit;
The processor is
Both the operations of the speed control unit and the current control unit are invalidated, the parameter setting values of the command d-axis voltage and the command q-axis voltage are adjusted, and written to the voltage value input register as the parameter holding unit. The motor control element according to claim 1 , wherein the motor is subjected to regenerative brake control .
前記指令電圧生成部は、
指令d軸電流および指令q軸電流を生成する速度制御部と、
前記ハードウェアにより構成されると共に前記指令d軸電流および前記指令q軸電流に基づいて前記指令d軸電圧および前記指令q軸電圧を生成する電流制御部を含み、
前記プロセッサは、
前記速度制御部の動作を無効化し、前記指令d軸電流および前記指令q軸電流のパラメータ設定値を共に直接0として前記パラメータ保持部としての電流値入力レジスタに書込み設定することで前記電流制御部を動作させることにより前記モータをフリーランさせることを特徴とする請求項1ないし16の何れかに記載のモータ制御素子。
The command voltage generator is
A speed control unit that generates a command d-axis current and a command q-axis current;
A current control unit configured by the hardware and generating the command d-axis voltage and the command q-axis voltage based on the command d-axis current and the command q-axis current;
The processor is
By invalidating the operation of the speed control unit, the parameter setting values of the command d-axis current and the command q-axis current are both set to 0 directly and written to the current value input register as the parameter holding unit, thereby setting the current control unit. The motor control element according to claim 1, wherein the motor is free-runned by operating the motor.
少なくとも前記電圧演算処理部、前記電流検出部、前記入力電流演算部はハードウェアにより構成され、
前記速度情報生成部、前記位置情報生成部、前記指令電圧生成部は、前記プロセッサが実行する制御ソフトウェアにより構成可能であることを特徴とする請求項1ないし17の何れかに記載のモータ制御素子。
At least the voltage calculation processing unit, the current detection unit, and the input current calculation unit are configured by hardware,
The motor control element according to any one of claims 1 to 17, wherein the speed information generation unit, the position information generation unit, and the command voltage generation unit can be configured by control software executed by the processor. .
前記ハードウェアが複数の同一回路を備えることで複数チャンネルを備え、複数のモータを制御可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし18の何れかに記載のモータ制御素子。 The motor control element according to any one of claims 1 to 18, wherein the hardware includes a plurality of identical circuits, includes a plurality of channels, and can control a plurality of motors . 前記ハードウェアで構成された機能部は、予め設定されたシーケンスに沿って動作したときに前記プロセッサに割込み信号を発生し、
前記プロセッサは前記発生した割込み信号を受け付けると所定の制御ソフトウェアを起動して処理することを特徴とする請求項1ないし19の何れかに記載のモータ制御素子。
The functional unit configured by the hardware generates an interrupt signal to the processor when operating in accordance with a preset sequence,
20. The motor control element according to claim 1, wherein when the generated interrupt signal is received, the processor starts and processes predetermined control software .
モータ、インバータおよび請求項1ないし20のいずれかに記載のモータ制御素子を備えた電気機器。An electric device comprising a motor, an inverter, and the motor control element according to any one of claims 1 to 20.
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